Hệ thống tài liệu hiện vật gồm văn bia, chuông đồng, khánh đồng, tượng Phật và các tác phẩm chạm khắc gỗ phản ánh quá trình tồn tại phát triển của ngôi chùa. Sưu tập 18 bia đá có niên hiệu từ Cảnh Hưng (1776) đến Duy Tân thứ 9 (1917) cho biết, chùa có tên chữ là “Nguyệt Quang tự” và đã được trùng tu lớn từ năm 1773. Như vậy khẳng định chùa Lâm Du đã hình thành trên 3 thế kỷ và được tu bổ tôn tạo nhiều lần vào các năm 1773, 1842, 1873, 1878, 1893.
Bia “Nguyệt Quang tự công đức tông ký” có nội dung như sau: “Tháng 6 năm Quý Ty 1893 bỗng sóng biển trào dâng, nước sông tràn ngập, tường vững vàng nay đổ, nền cao nay sụt thấp, không chỉ những người ở quan tâm mà người đi đường cũng phải thở than. Sau cùng bản xã một lòng vào tháng 8 năm ấy bèn khởi công xây 5 gian Thượng điện, 7 gian Tiền đường, 3 gian Tam quan, 7 gian Nhà Tổ, 2 dẫy hành lang, cộng là 16 gian. Nhà ở, bếp núc cộng là 15 gian, lại tô hơn 30 pho tượng Phật, trồng 2 mẫu lũy tre. Đến tháng 8 năm Đinh Dậu công đã mãn, phúc đã thành”.
Như vậy trong 18 bia có tới 5 tấm bia ghi việc trùng tu sửa chữa lớn nhỏ khác nhau qua các triều đại từ thời Lê (1773) đến năm Thiệu Trị (1842).
Bài minh khắc trên thân chuông “Lâm Du xã, Nguyệt Quang. thiên tự chung” đúc tháng 3 năm Kỷ Mùi niên hiệu Cảnh Thịnh thứ 7 (1799) cũng ghi lại việc sửa sang, tô tượng, đúc chuông. Chuông có 4 mặt chữ, kích thước 43cm x 115cm. Một khánh đồng lớn có tên “Nguyệt Quang tự khánh”, kích thước 124cm x 64cm (không rõ niên hiệu nhưng ghi đúc năm Canh Thân) . Hệ thống tượng tròn gồm 31 pho tượng Phật, 1 tòa Cửu Long, 22 pho tượng Mẫu, 6 pho tượng Tổ, 1 pho tượng Hậu, trong đó có tượng Tam thế, Di Đà Tam tôn và tượng Liên Hoa, là những pho tượng mang đặc trưng phong cách tạo tác thời Lê thế kỷ XVII – XVIII. Cách bài trí tượng thờ ở Thượng điện được tuân thủ theo quy tắc truyền thống:
Lớp thứ nhất: trên bệ cao nhất là 3 pho Tam thế thường trụ diệu pháp thân ở tư thế ngồi tọa thiền trên tòa sen, khuôn mặt đôn hậu, mắt khép hờ nhìn xuống với ý nghĩa là Phật ở quá khứ, hiện tại và vị lai.
Lớp thứ hai: tượng Di Đà Tam tôn, giữa là A Di Đà, bên trái là Quan Thế âm Bồ Tát, bên phải Đại Thế Chí Bồ Tát.
Lớp thứ ba: Tượng A Di Đà, biểu hiện sức mạnh siêu nhiên cứu vớt chúng sinh làm chỗ dựa cho đời sống tâm linh.
Lớp thứ tư: Tượng vua cha Ngọc Hoàng.
Lớp thứ năm: là tòa Cửu Long và Phật Thích Ca sơ sinh ở tư thế đứng, tay trái chỉ lên trời, tay phải chỉ xuống đất với ý nghĩa: “Thiên thượng địa hạ duy ngã độc tôn” (trên trời trong thiên hạ chỉ có ta là cao quý nhất).
Các di vật bằng gỗ được chạm khắc công phu và mang giá trị quý hiếm còn lưu tại chùa như: tượng hậu, 4 tranh phù điêu gỗ miêu tả cảnh địa ngục. Bộ sưu tập di vật đá 18 bia trải dài từ thời Lê đến Nguyễn, là nguồn sử liệu có giá trị tiêu biểu, phản ánh quá trình phát triển kinh tế – xã hội và phong tục tập quán của nhân dân địa phương. Nếu so sánh kết quả dấu tích trùng tu di tích qua các thời kỳ, đặc biệt là đối với các chùa trong phạm vi thành phố thì về cơ bản các chi tiết chạm khắc gỗ trên kiến trúc vẫn giữ được giá trị truyền thống về cả đề tài cũng như phong cách tạo tác.
Tòa Tam bảo, Nhà Mẫu, Nhà Tổ đều làm kiểu chữ đinh. Tòa Tiền đường 5 gian 2 dĩ có 6 bộ vì kết cấu gỗ, 2 vì giữa kiểu chồng rường, 2 vì bên kiểu giá chiêng 4 hàng chân cột, 2 vì giữa ứng với 4 hàng chân cột, trên thân các con rường chạm nổi, 2 đầu quá giang cũng chạm nổi, chạm bong kênh hoa văn thực vật. 2 bức còn gian giữa được chạm nổi các đề tài mai, trúc, văn triện cách điệu, trên thân kẻ chạm nổi các họa tiết văn thực vật. Nhà Tiền đường có hàng hiên rộng 1,5m tương ứng với 5 khoảng hoành, đỡ mái là hệ thống kẻ, các mái hiên đều chạm nổi, bong kênh các hình mai, trúc. Đây là đề tài xuyên suốt trong trang trí gỗ của ngôi chùa, thể hiện nhân sinh quan về mối quan hệ con người với thiên nhiên và qua đó người dân muốn gửi gắm những ước vọng của sự trường tồn, trí tuệ tiêu trừ sự ngu tối, độc ác, mang lại hạnh phúc cho chúng sinh.
Trong những năm cuối thế kỷ XX, trong quá trình trùng tu, tôn tạo các hạng mục kiến trúc đã không theo nguyên tắc bảo tồn đã làm thay đổi diện mào của các bộ phận kiến trúc truyền thống. Cổng Tam quan chùa Lâm Du được xây dựng năm 2004 là sản phẩm của phong trào này, cổng xây bằng chất liệu gạch, ngói, cổng sắt mới, cổng được xây rất cao, rộng so với chùa và sát với đường làng. Tuy vậy, đối với chùa Lâm Du nổi bật nhất vẫn là tòa Tam bảo còn bảo tồn được những mảng chạm, cấu kiện gỗ trên mái có tuổi hàng trăm năm, thế cũng đủ hình dung quy mô bề thế của chùa như trong văn bia còn ghi: “Năm gian Thượng điện, 7 gian Tiền đường, 3 gian Tam quan, 7 gian Nhà Tổ, 2 đây hành lang… Núi Hổ trăng gió vô biên, cỏ cây xanh tươi thật là một thắng cảnh vô biên ở đất Lâm Du...“. Và gắn với địa danh làng cổ cùng với sự phát triển của Thăng Long – Hà Nội, Bồ Đề là vùng đất gắn với sử sách từ thế kỷ XV, có sách đã nêu nơi đây từng là đại bản doanh của Lê Lợi, Nguyễn Trãi để đánh vào thành Đông Quan bao vây giặc Minh (1427). Năm 1632, giáo sĩ D’Amaral đã viết 2 bản tường trình về Đàng Ngoài. Riêng về Kẻ chợ đông Kinh, D’Amaral có nhắc đến các phố. Hàng Mắm, Hàng Thuốc, Hàng Bồ, Hàng Bút, Cửa Nam, Hàng Tre và mấy tên thuộc vùng ven đô như các xóm làng. Phúc Xá, Quảng Bá, An Dương (cạnh Hồ Tây), Cầu Dền cùng với Bồ Đề ở bên kia sông Nhị.
Chùa Lâm Du đã được xếp hạng di tích lịch sử văn hóa năm 2002.