Nối liền với nhà trung điện là nhà thợng điện. Nhà thợng điện nằm ngang, đây là công trình kiến trúc chính của đền thờ, nằm vị trí sau cùng của đền Quả Sơn. Nhà thợng điện có chiều dài 8,2m, rộng 5m.
Nhà thợng điện đợc xây từ gạch ngói gỗ… bao gồm 3 gian, 4 vì, mái nhà lợp ngói âm dơng, nền nhà đợc lát gạch cẩm trang màu đỏ sẫm. Ba phía bên tờng đợc xây bằng gạch có trổ cửa thông hơi. Bờ nóc, bờ giải nhà thợng điện đợc đắp nổi hình chầu mặt nguyệt để tạo nên sự hài hoà cân xứng của ba ngôi nhà.
Về cấu trúc:
Nhà thợng điện có bộ khung làm bằng gỗ lim, vì kèo thiết kế theo kiểu kẻ chuyền giá chiêng. Nhà thợng điện có chiều cao mái chảy từ mui ngói đến mặt nền nhà là 2,1m. Chiều cao mái từ bờ nóc xuống mui ngói là 3,4m. Mỗi mái có 46 rui, rui dài 3,3m và 15 rui dài 1,3m, mỗi rui rộng 9cm, 2 mép rui cách nhau 6cm. Mỗi hồi mái có 37 rui, rui dài 1,3m.
Nhà thợng điện có tiết diện văng rộng dày 17cm, cao 25cm; trụ to vuông 18 x 18cm; xà hạ 10 x 20cm, kẻ 14 x 22cm, độ dốc mái 0,7m; hoành gỗ rộng 11cm, dày 6cm. Bờ nóc xây gạch chỉ.
Nhà thợng điện có 8 cột cái, 4 hạ chính, 6 xà. Ngoài hai cột chính đợc bố trí ở phía trớc, phía sau các cột chính ở giữa không kéo dài theo cách thông thờng mà đợc thay bằng các trụ gắn chồng lên đờng hạ. Cách bố trí nh
vậy vừa đảm bảo cho khung nhà vững chắc và đợc liên kết với hệ thống đấu, rờng ở phía trên, vừa tạo ra không gian rộng ở phía dới.
Cột lim ở nhà thợng điện có đờng kính 22cm, có đá kê tiết diện 32 x 32cm, cao 11cm (không kể mặt gơng), chiều cao của cột từ đỉnh xuống nền nhà là 2,92m.
Khoảng cách hàng cột ngang thứ nhất đến bờ tờng là 90cm, từ cột ngang thứ nhất đến hàng cột ngang thứ hai là 2,9m, hàng cột ngang thứ 2 đến bờ tờng là 90cm. Khoảng cách từ bờ tờng đến cột phụ dọc là 90cm, từ bờ t- ờng cột 1 là 1,8cm, cột 1 đến cột 2 là 2,55m, cột hai đến bờ tờng là 1,8m.
Về kiểu dáng:
Nhà thợng điện đợc làm theo kiểu tứ trụ, vì kèo theo kiểu kẻ chuyền giá chiêng. ở nhà thợng điện trang trí có phần đơn giản hơn nhà hạ điện. Các đờng xà hạ chạy thẳng, các trụ (đấu) gác trên xà hạ đợc chạm khắc khác hơn, ít hơn. Vì kèo nhà thợng điện có điểm đặc biệt nằm tại con rờng nâng đỡ th- ợng ốc. Con rờng đợc chạm nổi một đầu rồng dữ tợn. Rồng phùng má, trừng mắt, khuỳnh chân trông rất oai phong.
Bài trí nội thất:
Nhà thợng điện đợc bài trí nhiều đò thờ nhất trong hệ thống kiến trúc đền Quả Sơn. Nhà thợng điện có 3 gian, cả 3 gian đều đặt bàn thờ. Các bàn thờ chủ yếu đợc làm từ chất liệu gỗ. Các bàn thờ ở nhà thợng điện đợc bài trí theo 2 cấp, bàn thờ phía trớc thấp hơn bàn thờ phía sau.
Gian bên trái đặt bàn thờ Dực Thánh Vơng. Bàn thờ đợc làm bằng gỗ. Trên bàn thờ phía trớc bày l hơng bằng sứ, đôi cọc nến bằng gỗ sơn son. Bàn thờ phía sau bày một mâm chè, đài gỗ, chén sứ, nậm rợu, lọ hoa… Nửa phần còn lại phía sau đặt một long ngai bằng gỗ, sơn son thiếp vàng, chạm khắc tinh xảo và một bộ tam sự bằng đồng, một đôi hạc bằng gỗ.
Long ngai là trung tâm của gian thờ. Long ngai đợc cấu tạo thành hai mảng chính là thân ngai và bệ ngai, long ngai có kiểu dáng giống nh chiếc
ghế ngồi. Mộc chủ là vật thờ mô phỏng thân thế vị thần đợc thờ là Dực Thánh Vơng - anh trai của Lý Nhật Quang.
ở gian bên phải của nhà thợng điện cũng có cách bố trí giống nh gian trái, có hai bàn thờ. Bàn thờ phía trớc thấp bày l hơng nậm rợn, chén sứ, mâm chè, cọc nến. Bàn thờ phía sau hơn và cao bày một long ngai, bộ đài trản thờ Đông Chinh Vơng - anh trai của Lý Nhật Quang.
Trung tâm của nhà thợng diện chính là bàn thờ bày ở gian giữa. Bàn thờ ở đây cũng có hai cấp. Cấp bên dới thấp đặt hai con hạc bằng đồng đứng chầu vào giữa - hình ảnh đẹp và linh thiêng thờng xuất hiện trong các đền chùa Việt Nam - Hình ảnh con rùa đội hạc. Con hạc chân cao, dáng mảnh, cổ dài.
Bàn thờ phía sau cao hơn bàn thờ phía trớc, phía trên đặt l hơng, lọ hoa bằng đồng, mâm chè, đài trản bằng gỗ, chén bạc, chén ngà, nậm rợn, long ngai và tợng Lý Nhật Quang.
Long ngai thờ Lý Nhật Quang là điểm chính của bàn thờ. Long ngai thờ Lý Nhật Quang cũng đợc cấu tạo thành 2 phần là phần bệ và phần thân. Bệ ngai tạc kiểu chân quỳ và chạm nổi hình rồng phợng. Tợng Uy Minh V- ơng Lý Nhật Quang đợc làm từ chất liệu gỗ và tạo dáng một cách phong phú sinh động, đợc tạc trong t thế ngồi, có đủ các bộ phận của con ngời. Vì tỉ lệ giữa các bộ phận chân thân đều cân xứng, có dáng ngồi bình thản trong long ngai, chân ngồi đia hia, thân vận võ phục, hai tay đặt trên đầu gối, gơng mặt phúc hậu, đôi mắt tinh anh, nh đang lắng nghe ý kiến, lời cầu nguyện của con dây, nhng đang nhìn thấu mọi việc.
Di tợng Lý Nhật Quang đợc làm từ gỗ tràm, kiểu dáng đẹp, là đồ vật cổ, linh thiêng của đền.
Nh vậy, chúng ta thấy, trung tâm của khuôn viên đền Quả Sơn là lăng mộ Lý Nhật Quang và trung tâm của đền là tợng Lý Nhật Quang. Đó là những nơi tập trung sự chú ý của du khách cũng nh của các nhà nghiên cứu.