Đây là công trình kiến trúc cổ không những có giá trị về kiến trúc mà còn là nơi sinh hoạt văn hóa tín ngưỡng tâm linh của các thành viên trong cộng đồng làng.
Đình thờ Tam hoàng ngũ đế, Ngũ vị tiên nương (Kim, Mộc, Thủy, Hỏa, Thổ), tiền hiền, hậu hiền. Ngoài ra còn có miếu Âm hồn thờ thập loại cô hồn.
Mặt chính diện ngôi đình quay về hướng đông nam, tổng thể kiến trúc gồm tiền đường, chánh điện và hậu cung mà dân gian quen gọi là đình Hạ, đình Trung và đình Thượng.
Đình Hạ (tiền đường) gồm 18 cột chia làm 3 gian 2 chái. Cấu kết bộ khung gỗ của nhà tiền đường gồm 4 vì kèo trụ chống cánh dơi. Mặt chính đỡ trụ chồng, đế và trụ chồng tạo tác theo mô típ hình “chày cối” đầu trên choãi cánh dơi. Theo quan niệm tín ngưỡng dân gian, cánh dơi nhằm đỡ 2 kéo mái ở hai bên, đồng thời giúp cho đầu trụ chồng không đụng vào ở đỉnh kèo để tránh sự xui rủi.
Cánh dơi và đế trụ chồng được chạm những đường cong uốn lượn, đối xứng, cân phân, thanh thoát. Bề mặt của đầu kèo và đuôi kèo được trang trí bằng các đường gờ chồng xếp và các mô típ hoa dây nên vẻ đẹp riêng và sự nhẹ nhàng của tổng thể công trình.
Hàng cột hiên ở mặt tiền của đình Hạ được xây dựng bằng gạch, gồm có 6 cột, mô típ xây dựng các cột giống nhau theo cặp đối xứng: Hai cột đối xứng tiếp theo cũng xây bằng gạch, trụ tròn có khắc hai câu đối. Hai cột ở hai đầu hiên chái, kiểu dáng trụ vuông, phần đế cột đặt trên lưng hai con nghê quay đầu vào nhau. Thân cột ghi câu đối chữ Hán. Đôi nghê được tạo dáng với các mảng khối sinh động. Thân nghê ghép sành sứ, phần đầu nghê mắt, mũi và răng đều lộ, tai vểnh, bờm tóc dựng đứng trông rất dữ tợn.
Phần mái của đình Hạ được trang trí mặt trời (ở giữa) và hai con rồng chầu hai bên theo kiểu “lưỡng long triều nhật”. Hai đầu của đầu hồi nhà tiền đường đắp nổi mặt “long phù”. Bờ mái của đầu hồi trang trí rồng phượng kiểu mô típ “long phụng triều qui”. Đầu góc bờ mái trang trí cá chép hóa rồng.
Mặt bằng đình Hạ có chiều ngang là 9,4m, chiều dài là 12,7m. Toàn bộ hệ thống cửa nhà tiền đường là cửa bàn khoa. Tại phần trên của đỉnh cửa được trang trí 6 mắt cửa. Mắt cửa có 2 tác dụng là phần bên trong nhà là chốt tra, phía bên ngoài được trang trí theo mô típ hoa cúc. Trang trí mắt cửa ở đây thể hiện quan niệm tín ngưỡng về việc xua tan âm khí, trừ tà, cầu mong sự bình yên trong cộng đồng.
Trong nội thất của nhà tiền đường đặt các ban thờ thập loại cô hồn và là nơi đặt long đình dùng rước thần trong các dịp tế tễ và bức hoành phi chữ Hán “An Long đình”. Ngoài ra tại đình Hạ còn có nhiều câu đối của tiền nhơn để lại, trong đó có câu đối thể hiện khát vọng đỗ đạt trong thi cử của con em trong làng “Lý Sơn khai bút mạch/An Hải hội tài nguyên”
Đình Trung (chánh điện): Mặt bằng của đình Trung gồm có 16 cột làm thành 4 hàng: 2 hàng cột lớn ở giữa để đỡ bộ vì kèo của khung nhà, hai hàng cột phụ ở hai bên mái có chức năng là cột hiên. Kết cấu kiến trúc của đình Trung chia thành một gian hai chái. Khung gỗ gồm ba bộ vì kèo với kiểu trụ chồng “chày cối, đầu choãi cánh dơi”. Cánh dơi và đáy trụ chồng được tạo dáng đẹp, cân đối, nhẹ nhàng.
Các liên kết trính, xiên (hoành), kèo với đầu cột chính đều được người thợ thực hiện theo phương pháp xuyên chốt mộng, tạo thành bộ khung nhà hết sức chắc chắn. Tại hai đầu hồi của đình Trung, hai bên có hai kỳ lân chầu, tượng trưng cho sự vững bền. Tại phần đỉnh bờ mái được trang trí theo mô típ “lưỡng long triều nhật”. Tại 2 đầu hồi của mái đình Trung đắp nổi hình hổ phù. Nội thất đình Trung đặt các ban thờ: Tam hoàng ngũ đế, tiền hiền, hậu hiền và tiền vãn, hậu vãn.
Đình làng An Hải là di tích kiến trúc tín ngưỡng tiêu biểu nhất trong hệ thống kiến trúc tín ngưỡng trên đảo Lý Sơn. Nghệ thuật trang trí của đình làng An Hải thể hiện quan niệm về sự quân bình âm dương, mong muốn về sự trường tồn vĩnh cửu.
Đình Thượng (hậu cung): Đình Thượng tức là nhà hậu cung liên kết với đình Trung bằng một máng xối. Về kiến trúc thì đình Thượng không còn kiến trúc gỗ mà được xây dựng hoàn toàn bằng hợp chất vôi vữa trộn với cát. Mái của đình Thượng có kiến trúc theo mô típ cắt mái chồng cổ diêm. Mái trên và mái dưới được lợp ngói âm dương. Phần cổ diêm được chia làm 4 mặt, mỗi mặt được trang trí đắp nổi theo nhiều đề tài như mai điểu, hoa, … Đỉnh bờ mái của đình Thượng được trang trí lưỡng long chầu hồ lô; bốn góc mái trên trang trí chim phượng, 4 góc mái dưới trang trí rồng đắp nổi.
Chúng ta sẽ bắt gặp khá phổ biển các mô típ trang trí “lưỡng long triều nhật”, “long phụng triều qui”, “ngũ phúc” … tại đình làng An Hải và tại các lăng miếu trên đảo Lý Sơn, qua đó cho thấy giá trị và ảnh hưởng của nghệ thuật kiến trúc và trang trí của đình làng An Hải đối với các di tích tín ngưỡng trên đảo Lý Sơn.
Trong quần thể cụm di tích đình làng An Hải còn có các di tích: Nghĩa từ, nhà thờ tiền hiền, miếu thành hoàng thờ Trấn quận công Bùi Tá Hán và miếu thờ thần Thượng thiên. Đây là quần thể di tích tín ngưỡng hết sức quan trọng đối với đời sống sinh họat văn hóa tâm linh của cộng đồng cư dân xã An Hải và có giá trị đặc biệt trong việc nghiên cứu các giá trị văn hóa, kiến trúc, tín ngưỡng dân gian và phát huy giá trị di tích phục vụ phát triển du lịch trên đảo Lý Sơn.
Năm 1995, đình làng An Hải đã được Bộ Văn hoá Thể thao và Du lịch xếp hạng là Di tích lịch sử Văn hoá quốc gia.