Trước năm 1945, thôn Bắc Cầu 2 có tên gọi là thôn Bắc Cầu Hạ thuộc xã Đông Ngàn, tổng Hội Phụ, phủ Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Sau năm 1945, thôn Bắc Cầu 2 thuộc quận 8, khu Ngọc Thụy, huyện Gia Lâm, tỉnh Bắc Ninh. Năm 1961, thôn Bắc Cầu hợp với các thôn Gia Thượng, Bắc Biên, Yên Tân, Gia Quất, Trung Hà thành xã Ngọc Thụy huyện Gia Lâm, Hà Nội. Từ cuối năm 2003, một phần đất Gia Lâm chuyển thành quận Long Biên. Ngọc Thụy là một trong 14 phường thuộc quận Long Biên hiện nay.
Không gian cảnh quan là một phần không thể thiếu được của một di tích và trong không gian ấy, ngôi chùa được đặt đúng ở vị trí trung tâm nhằm hướng độ cho con người. Chùa Bắc Cầu 2 tọa lạc trên một khu đất rộng lớn, cảnh quan thoáng đãng, cây cối xanh tươi. Chùa quay hướng nam nhìn ra sông Hồng. Dòng sông chính là nguồn nước lưu thuỷ, dẫn phúc về cho di tích. Vì nằm ở ngoài đê sông Hồng, nên những năm nước lên to chùa thường bị ngập lụt và không thuận lợi về giao thông.
Hiện nay, ở di tích không còn lưu giữ được nguồn tư liệu nào ghi lại năm xây dựng, những hạng mục kiến trúc hiện còn mang đậm dấu ấn của thế kỷ XX. Minh văn trên quả chuông có tên “Long Đọi tự chung” (chuông chùa Long Đọi) có niên đại Thiệu Trị thứ 4 (1844) cho biết cũng là năm trùng tu di tích. Dòng ghi niên đại trên nóc toà Tiền đường vào năm Bảo Đại Quý Mùi (1943) xác định chùa lại được trùng tu lớn vào cuối thời Nguyễn. Hiện nay, di tích còn lưu được một số pho tượng cổ có giá trị, trong đó có pho tượng A Di Đà, cao 1,5m, tạc theo phong cách tượng thế kỷ XVIII. Nếu căn cứ vào pho tượng được thờ ở đây, có thể đoán định rằng, ít nhất chùa cũng được xây dựng từ thế kỷ XVIII. Ở lĩnh vực kiến trúc, mặt bằng của chùa gồm có khu chùa chính, Nhà Mẫu, nhà khách, tháp mộ… Chùa chính có kết cấu hình chữ đinh gồm Tiền đường và Thượng điện.
Tiền đường xây kiểu tường hồi bít đốc, phía trước nối liền với 2 trụ biểu, mái lợp ngói mũi hài, bờ nóc bờ dải đắp gờ soi chỉ không trang trí, chính giữa bờ nóc là bức đại tự đắp nổi ba chữ “Long Đọi tự” (chùa Long Đọi) . 6 bộ vì của 5 gian Tiền đường đều làm theo kiểu “thượng xà chồng đấu đệm” hạ “kẻ truyền”. Các gót kẻ chạm đầu Rồng, thân kẻ chạm hình lá (vây Rồng) , đầu dư đỡ quá giang chạm hình Long thủ ngậm ngọc. Đấu đệm xà nóc chạm hình Hổ phù ngậm chữ thọ. Hệ thống xà đai thượng hạ liên kết các vì kèo khá vững chắc.
Thượng điện gồm 3 gian nối với gian giữa của Tiền đường, kết cấu bởi 4 bộ vì kiểu thượng giá chiêng, hạ cốn nách với 2 hàng chân cột. Các bức cốn của vì nách đều chạm nổi hình đầu Rồng đề tài “tứ linh” (Long, Ly, Quy, Phượng). Hệ thống ván bưng ở gian nối giữa Tiền đường và Thượng điện được chạm nổi hình Rồng đề tài “tứ linh”, “Long ẩn vân”…
Tại các gian của Tiền đường và Thượng điện đều có các bức cửa võng được chạm thủng rất công phu, tỷ mỷ và cũng theo đề tài “tứ linh”, “lưỡng Long chầu nguyệt”, “con triện lá giắt”... Có thể nói rằng, đây là những bức cửa võng khá đẹp, có giá trị thẩm mỹ đáng quan tâm.
Trên Phật điện gồm các lớp tượng: Lớp thứ nhất là Tam thế Phật là các vị Phật đại diện cho thời quá khứ, hiện tại và vị lai. Lớp thứ hai là Di Đà Tam tôn (Quan Thế âm – A Di Đà – Đại Thế Chí). Lớp thứ ba là Hoa Nghiêm tam Thánh (Văn Thù – Thích Ca – Phổ Hiền). Lớp thứ tư là Quan âm Chuẩn Đề, Thích Ca sơ sinh, Di Lặc. Lớp thứ năm là Nam Tào, Ngọc Hoàng, Bắc Đẩu. Lớp thứ sáu là Toà Cửu Long Thích Ca sơ sinh. Phía ngoài Tiền đường, bên trái là ban thờ Đức ông, bên phải đặt ban thờ Đức Thánh tăng.
Trong số các pho tượng thờ tại đi tích, có thể thấy chùa hiện còn lưu giữ được nhiều tượng cổ như: ba pho Tam thế..., đặc biệt là pho A Di Đà cao tới 1,5m. Tượng tạc bằng gỗ ngồi trên toà sen trong tư thế bán kiết già (kiết già hàng ma), 2 tay đặt giữa lòng dùi kết ấn “tam muội”, đầu có những lớp tóc tạo hình xoắn ốc. Lưng tượng thẳng hơi cúi về phía trước, khuôn mặt nhìn đôn hậu, mắt khép hờ nhìn xuống làm nổi rõ đức tính từ bi, đức độ cao siêu với nét hiền hoà nhưng cũng rất nghiêm nghị. Pho tượng là một tác phẩm nghệ thuật đẹp; thể hiện sự công phu, tinh tế trong phong cách nghệ thuật tạc tượng thế kỷ XVIII.
Nhà Mẫu nằm bên trái Thượng điện, là một nếp nhà nhỏ xây kiểu tường hồi bít đốc, mái lợp ngói ta, gồm 3 gian, kết cấu đơn giản “vì kèo quá giang” . Gian giữa đặt thờ Tam toà Thánh Mẫu (Thiên phủ – Địa phủ – Thoải phủ). Mẫu Thượng Thiên ngồi giữa mang trang phục màu đỏ với tư cách là mẹ sáng tạo ra bầu trời; Mẫu Địa với trang phục màu vàng tượng trưng cho đất sinh ra nguồn của cải; Mẫu Thoải – vị sáng tạo ra nguồn nước mang trang phục màu trắng. Phía dưới có Ngũ vị Tôn ông là các thần giúp việc các Mẫu. Bên phải là ban chúa Thượng Ngàn (Nhạc phủ) đặt thờ theo kiểu động sơn trang. Mẫu Thượng Ngàn là người cai quản cửa rừng mang trang phục màu xanh đặc trưng của núi rừng. Bên trái đặt thờ Đức Thánh Trần và Long ngai bài vị của Cao Sơn Đại vương, Tô Minh tự Thần (đây nguyên là đồ thờ của đình Bắc Cầu 2, khi đình bị hỏng dân làng chuyển ngai về chùa). Ngai có kích thước nhỏ nhưng được chạm khắc tỷ mỷ, công phu. Bệ ngai chạm thủng hình tứ linh xen kẽ với hoa lá, thân .ngai là hàng lan can con tiện, tay ngai chạm hình Long thủ mang phong cách nghệ thuật thế kỷ XIX.
Nhà khách nằm song song với toà Thượng điện gồm 5 gian, 3 gian tiếp khách để thông, 2 gian bên ngăn tường tạo thành buồng riêng. Gian giữa có đặt ban thờ đức Tổ Bồ Đề Đạt Ma. Ngài là người thuộc dòng dõi quý tộc, Hoàng tử con vua Ấn Độ xuất gia tu theo đạo Phật và chuyên học về môn Thiền na (Dhyana). Khởi nguyên, đức Bồ Đề là vị Tổ thứ 28 Phật giáo ấn Độ. Quá trình phương Đông truyền bá đạo pháp và trở thành vị Tổ đầu tiên của Thiền tông Trung Quốc.
Có thể khẳng định rằng, chùa Bắc Cầu 2 là một di tích có giá trị về nhiều mặt, đặc biệt là hệ thống di vật và tượng thờ có niên đại vào thế kỷ XVIII – XIX.
Ngoài chức năng thờ Phật như bao ngôi chùa trên đất nước Việt và nhu cầu văn hóa tín ngưỡng tâm linh, di tích chùa Bắc Cầu 2 còn mang ý nghĩa và giá trị của một di tích cách mạng. Thời kỳ kháng chiến chống Pháp, những năm 1950 – 1954, chùa là cơ sở nuôi giấu cán bộ vùng địch hậu.