Lễ hội đền Cuông gắn với một huyền thoại trong lịch sử chống ngoại xâm của dân tộc. Thục Phán – sau khi được Hùng Vương thứ 18 nhường ngôi đã đoàn kết sức mạnh toàn quân, đại phá quân Tần và lên ngôi vua, lấy hiệu là Thục An Dương Vương. Sau đó, An Dương Vương đổi tên nước Văn Lang thành Âu Lạc, dời đô từ Phong Châu về Cổ Loa, trị vì đất nước trong 50 năm (từ năm 257 trước công nguyên đến năm 208 trước công nguyên). Năm 208 trước công nguyên, do mất cảnh giác, Thục An Dương Vương bị Triệu Đà đem quân bất ngờ tấn công, phải rút lui về phương Nam và tuẫn tiết tại Cửa Hiền, phía bắc chân núi Mộ Dạ, nay thuộc địa phận xã Diễn An, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An. Để tưởng nhớ công ơn của Thục An Dương Vương, nhân dân vùng Diễn Châu đã lập đền thờ ở đỉnh núi Mộ Dạ và hằng năm tổ chức lễ hội, thu hút đông đảo nhân dân và du khách thập phương về tham dự.
Phần lễ của lễ hội đền Cuông bao gồm năm lễ: lễ khai quang, lễ cáo trung thiên, lễ yết, lễ đại và lễ tạ. Khi tham gia lễ, ban hành lễ phải mặc lễ phục bao gồm áo dài thụng, quần thụng trắng, hia và mũ.
Lễ khai quang diễn ra đầu tiên, được tổ chức vào ngày 12/2 âm lịch. Nội dung của phần lễ là dâng hương xin phép các vị thần để cho nhân dân dọn dẹp đền, chuẩn bị cho lễ hội.
Sau khi lễ khai quang kết thúc, lễ cáo trung thiên do ban hành lễ đảm nhiệm sẽ được tổ chức vào 8h sáng ngày 14/2 âm lịch để báo cáo với các vị thần rằng công việc dọn dẹp đền đã hoàn thành, mời các vị về đền tham dự lễ hội và chứng giám cho lòng thành kính của nhân dân.
Lễ yết diễn ra vào chiều tối ngày 14/2 âm lịch gồm 6 bước được tiến hành qua 35 lần xướng. Lễ vật cúng yết bao gồm một mâm ngũ quả và một mâm xôi lớn dâng lên các vị thần để xin phép các thần cho mở lễ. Sau phần hành lễ là phần dâng hương của đại diện các ban, ngành và người dân về dự lễ.
Lễ đại là phần lễ chính, được tổ chức vào sáng ngày 15/2 âm lịch bao gồm 8 bước. Trình tự và nội dung của buổi lễ tương tự như lễ yết, nhưng có thêm hai lần dâng hương rượu.
Lễ tạ được tổ chức vào sáng ngày 16/2 âm lịch để tạ ơn các vị thần đã về dự lễ. Sau khi kết thúc lễ, tất cả lễ vật trên bàn thờ được hạ xuống và phân phát cho mọi người để hưởng lộc vua ban.
Trong thời gian diễn ra lễ hội, còn có các hoạt động văn hóa, thể thao, văn nghệ như đánh đu, đấu vật, chọi gà, cờ thẻ, cờ người, kéo co, bóng chuyền, bóng bàn...; hát ca trù, tuồng, chèo, đốt pháo bông, đèn hoa…