Đình Phao Sơn nằm trong cụm di tích Đình - chùa Phao Sơn thuộc thôn Phao Sơn, thị trấn Phả Lại, huyện Chí Linh (nay là thuộc khu dân cư số 6 Phao Sơn, phường Phả Lại, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương ). Đình Phao Sơn là nơi tôn thờ Thành hoàng Cao Lỗ một vị tướng của An Dương Vương - người có công tập hợp quân sĩ đánh đuổi Triệu Đà bảo vệ đất nước.
Cao Lỗ là một vị tướng giỏi của An Dương Vương, theo dã sử thì ông họ Cao tên Lỗ người làng Đại Than, huyện Gia Định (nay là huyện Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh). Thuở trai tráng nhờ chăm chỉ luyện tập nên giỏi võ nghệ, đấu vật luôn giành giải nhất trong vùng người địa phương quen gọi là Đồ Lỗ, sau đó theo Thục Phán An Dương Vương đánh giặc lập được nhiều công nên được phong chức Hầu. Ông là người có công đứng ra thiết kế và xây dựng thành Cổ Loa - một kỳ công về kĩ thuật quốc phòng.
Tương truyền, khi rùa vàng trao cho An Dương Vương chiếc móng thần, ông được giao chế tạo nỏ, ông đã chế tác ra chiếc nỏ cực mạnh bắn một phát hàng trăm mũi tên, tiêu diệt hàng trăm tên địch và được gọi là Linh Kim Trạo thần nỏ. Khi Triệu Đà đem quân xâm lược, Cao Lỗ được An Dương Vương giao cho quyền chỉ huy nhờ có tướng giỏi chỉ huy lại có nỏ thần nên quân Triệu Đà thua chạy. Triệu Đà biết dùng chiến tranh không có hiệu quả, đành tìm kế cầu thân, đưa con trai là Trọng Thủy sang làm con tin và xin gá nghĩa với Mị Châu công chúa con gái độc nhất của An Dương Vương. Do có công lao lớn nên Thành hoàng Cao Lỗ đều được các triều đại phong kiến ban thưởng sắc phong (hiện nay tại di tích còn lưu giữ được 14 đạo sắc phong thời Nguyễn).
Mặc dù trải qua năm tháng và chiến tranh, song với ý thức trân trọng và bảo vệ di sản văn hóa của nhân dân, đến nay di tích còn lưu giữ được rất nhiều cổ vật có giá trị như: 14 đạo sắc phong, ngai thờ, bát hương,.... có niên đại thời Nguyễn (thế kỷ XIX), chuông đồng được tạo tác vào năm Ất Mùi - triều Lê Cảnh Hưng thứ 36 năm (1775).
Ban đầu, ngôi đình ở khu vực Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, quy mô nhỏ, làm bằng tranh tre, mái lợp rạ. Đến thời Nguyễn, dân làng góp công, góp của xây dựng lại ngôi đình khang trang, to rộng, kiến trúc kiểu tiền nhất hậu đinh gồm 5 gian đại bái, 3 gian trung từ và 2 gian hậu cung bằng gỗ lim. Phía trước đình có nghi môn uy nghi, hai bên có ao bao bọc. Năm 1949, ngôi đình bị thực dân Pháp phá hủy hoàn toàn. Năm 1976, dân làng dựng tạm một gian nhà nhỏ tại vị trí hiện nay làm nơi thờ tự và đến năm 1990, mở rộng thành 3 gian. Năm 2002, theo nguyện vọng của chính quyền và nhân dân địa phương, ngôi đình được xây dựng lại trên mảnh đất bằng phẳng, thoáng mát với kiến trúc kiểu chữ đinh gồm 5 gian đại bái và 2 gian hậu cung. Đình Phao Sơn cùng với chùa Phao Sơn đã tạo thành một cụm di tích, là nơi sinh hoạt tôn giáo, tín ngưỡng của nhân dân.
Hằng năm, lễ hội tại đình có hai kỳ là lễ tiểu kỳ phúc từ ngày 10 - 15.3, tưởng niệm ngày mất của thành hoàng Cao Lỗ và lễ đại kỳ phúc từ ngày 10 -15.11 (âm lịch). Theo hương ước của làng, làng Phao Sơn xưa có bốn giáp: đông, tây, nam và bắc. Vào ngày lễ hội, dân làng tập trung chuẩn bị lễ vật, chồng kiệu, tổ chức rước từ gò Bạch Nhạn về đình để tế lễ, sau đó là phần hội có các trò chơi chọi gà, đấu vật, hát chèo…
Với những giá trị nổi bật ngày 21/10/2009 UBND tỉnh Hải Dương đã ra quyết định xếp hạng cụm di tích Đình - chùa Phao Sơn là di tích lịch sử cấp Tỉnh.