Với quy hoạch và đặc điểm kiến trúc đô thị của người Hà Nội xưa: nhà cửa liền sát nhau, vật liệu xây dựng chủ yếu là gỗ, tranh, nứa, lá, nên hoả hoạn rất dễ xảy ra và có sức tàn phá cực kỳ dữ dội. Sử cũ đã nhiều lần ghi chép về các vụ hoả tai lớn xảy ra tại kinh thành Thăng Long. Nguyên nhân dẫn đến hoả hoạn có nhiều: giặc ngoại xâm đốt phá, nội chiến giữa các tập đoàn phong kiến, khí hậu khô hanh, và sự bất cẩn của người dân khi sử dụng lửa trong sản xuất và sinh hoạt.
Câu thơ của Thượng tướng Thái sư Trần Quang Khải ca ngợi sự linh thiêng bền vững của đền Bạch Mã - thần trấn phía đông kinh thành Thăng Long đã cho biết ít nhất, vào đầu thời Trần, ở Thăng Long đã xảy ra ba lần hoả hoạn lớn:
Hoả tức tam diên thiêu bất cập,
Phong lôi nhất trận triển nam khuynh
Nghĩa là:
Lửa bốc ba lần không hề cháy đến
Gió lùng một trận chẳng hề nghiêng
Cuối thời Trần, người Chiêm Thành đã bảy lần vào đốt phá kinh thành Thăng Long. Thời Lê, trong sách "Vũ trung tuỳ bút", danh nho Phạm Đình Hổ còn cho biết: "Đất kinh thành đông đúc, nhà ở liền nhau, thường có hoả hoạn". Thời Nguyễn, cháy lớn cũng thường xảy ra. Trước tác hại của hoả hoạn, người Thăng Long đã chọn hai giải pháp để chế ngự, phòng ngưà, hạn chế tác động của hoả hoạn.
Thứ nhất, chủ động phòng cháy chữa cháy, bao gồm cẩn tắc trong việc sử dụng lửa để triệt tiêu nguyên nhân cháy, và mọi nhà đều chuẩn bị dụng cụ cứu hoả. Biện pháp này trở thành quy định và được Phạm Đình Hổ ghi lại: "Theo lệ cũ, chốn kinh thành không phải chịu thuế dung, thuế điệu, chỉ tính từng dãy nhà, không cứ nhà quan hay nhà dân. Hàng năm. mỗi nhà phải chịu một xuất đi sửa sang đắp lại nền cờ tướng, dọn cỏ xung quanh cung đình, cung ứng việc kiến trúc. Họ phải thay nhau sắm đầy đủ dây, đòn, câu liêm, thang tre, bó đuốc, thùng gánh nước để theo quân đề lĩnh đi túc trực điếm canh, phòng khi cần đến".
Giải pháp thứ hai là phụng thờ thần Hoả để mong sao hoả hoạn không xảy ra. Biện pháp này nhằm đem lại sự an lạc về tinh thần. Đó là lý do ra đời của đền Hoả Thần trong khu phố cổ Hà Nội.
Lửa được phát hiện, sử dụng từ thời xa xưa và có những đóng góp to lớn vào sự tiến hoá, phát triển của loài người. mặt khác, mãi đến tận ngày nay, lửa vẫn thường gây ra những thảm hoạ khôn lường. Từ thực tiễn và kinh nghiệm được đúc rút qua các đời, ông ta ta đã tổng kết và phân hạng bốn yếu tố gây hại nhiều nhấ đến cuộc sống của con người là: thuỷ, hoả, đạo, tặc (nước, lửa, trộm cướp và giặc giã), trong đó, yếu tố hoả được xếp trên đạo và tặc. Và lẽ tự nhiên, khi dân trí còn thấp, khoa học chưa phát triển thì nhiều dân tộc trên hành tinh vẫn tôn thờ thần Lửa. Thần Lửa đã đi vào huyền thoại của nhiều dân tộc. Người Trung Quốc phổ biến thờ Chúc Dung - vị thần trong coi về lửa. Ở Việt Nam, thần Lửa có hai truyền thuyết: Nam Phương Xích Đế và Quang Hoa Mã Nguyên Suý được thờ tại đền Hoả Thần.
Truyền thuyết Quang Hoa Mã Nguyên Suý chịu nhiều của tư tưởng Phật, Lão, Nho. Khởi đầu, Thần vốn là Phật đăng - cây đèn trong cửa Phật, được nghe thuyết pháp tụng kinh nhiều nên giác ngộ và trở thành môn đệ Phật gia. Do tính "hoả" nên không giữ được nghiêm giới luật, phải xuống trần đầu thai vào nhà họ Phùng. Khi đắc đạo được về trời làm môn đệ của Ngọc hoàng Thượng đế, chuêyn việc trừ hoả tai.
Đền Hoả Thần được xây dựng từ năm Minh Mệnh thứ 19 (1838). Tấm bia "Hoả Thần miếu bi ký" dựng vào ngày tốt tháng 7 đời vua Thiệu Trị tại đền Hoả Thần cho biết, đền được xây dựng ở ngoài Cửa Đông thành hà Nội. Lúc đầu, quy chế của đền còn sư sài, năm Thiệu Trị thứ nhất (1841), đền được xây dựng bằng nguyên vật liệu bền vững. Bảy năm sau, năm 1848 lại xây thêm phương đình và tiền tế. Niên đại này còn để lại trên câu đầu của kiến trúc.
So với các di tích khác trong khu vực phố cổ, đền Hoả Thần có quy mô kiến trúc khá lớn, kiểu chữ "công" gồm tiền tế, phương đình và cung cấm.
Tiền tế là một nếp nhà ngang ba gian, xây gạch kiểu tường hồi bít đốc tay ngai, mái phủ tôn giả ngói mũi hài cổ. Đầu hai tường hồi xây trụ biểu cao, trên đặt tượng nghê. Bộ khung đỡ mái bằng gỗ với bốn bộ vì làm đơn giản kiểu vì kèo quá giang. Các kết cấu gỗ trong bộ khung nhà được bào trơn, bào soi tạo ra sự nhẹ nhàng cho kiến trúc. Hai đầu tường hồi gắn hai tấm bia đá ghi lại việc xây dựng và trung tu sửa chữa di tích. Trên cửa ra vào treo bức hoành phi "Hoả Thần từ" làm vào tháng trọng xuân năm Giáp Tý, đời vua Tự Đức (tháng 2 năm 1864).
Toạ phương đình đưỡc ây dựng tiếp sau tiền tế, dẫn vào cung cấm. Phần kiến trúc này có mặt bằng hình vuông, xây kiểu bốn mái với các góc đao cong. Trọng lượng của bộ mái dồn trên bốn cột gỗ lớn. Đầu hai vì hồi nóc trang trí mặt hổ phù lớn đang ngậm vành trăng. Hai bộ vì chính có kết cấu kiểu giá chiêng chồng rường. Giữa câu đầu và xà đai nối các cột có tượng nghê lớn chạm bằng gỗ. Dọc theo hai diềm của mái sau và trước chạm thủng hoa văn hình rồng châu. Lòng phương đình đặt ba ban thờ lớn. Ngoài cùng có Tam toà thánh mẫu và bốn cô chầu. bàn giữa thờ Phật. Trong cùng là chỗ toạ lạc của tượng Đức Ông và sáu ông hoàng. các nhân vật này vốn không có mặt trong thần điệnc ảu di tích ngay từ buổi đầu khởi dựng.
Cung cấm là nếp nhà ngang ba gian, cao vượt lên so với các kiến trúc ở phía trước. Nhà xây theo kiểu tường hồi bít đốc, bốn bộ vì đều làm theo kiểu kẻ chuyền. Mặt trước gian giữa mở hệ thống cửa gỗ kiểu "thượng song hạ bản". Gian giữa xây bệ thờ cao làm ban thờ thần Hoả. Tượng thần Hoả được thể hiện trong tư thế ngồi, mặt đỏ, phương phi, áo long bào và được đặt trang trọng trong khám thờ lớn chạm rồng. Hai bên thần có hai tượng thị giả trong tư thế đứng.
Trong toàn bộ kiến trúc đền thì kiến trúc phương đình được chạm khắc trang trí đậm đặc nhất. Các con rường được chạm nổi văn mây lá lật. Mỗi đấu kê đều trang trí cánh sen. Mỗi đầu dư đều thể hiện hình đầu rồng. Các bức ván trong giá chiêng chạm nổi đề tại phương trong tư thế đang bay. Và bốn bức tượng nghê dưới câu đầu được thể hiện giống với nhau với hình thức cách điệu cao, rất gần gũi với các tượng nghê trên kiến trúc phương đình đèn Bạch Mã và đền Thanh Hà thuộc khu phố cổ Hà Nội.
Đền Hoả thần nằm lọt trong số nhà 30 phố Hàng Điếu, phường Cửa Đông. Khu vực này thời Nguyễn thuộc thôn Yên Nội, tổng Tiền Túc (sau đổi thành tổng Thuận Mỹ, huyện Thọ Xương). Thời Lê, phố Hàng Điếu nằm trong khu vực Hoàng thành của kinh thành Thăng Long. Đầu thế kỷ XIX, thành Thăng Long bị nhà Nguyễn phá huỷ, thay vào đó là một toà thành nhỏ hơn, một phần khu thành cũ ở phía đông trở nên hoang phế và được cư dân các nơi đến buôn bán, định cư thành phường, phố. Và cũng như hầu hết tên gọi của các phố trong khu vực này, Hàng Điếu là nơi buôn bán điếu hút thuốc lào như điếu ống bịt bạc, bịt vàng, điếu cày, điếu bát ... mà thành tên gọi.
Với mục đích cầu mong thần phù giúp, ngăn ngừa hoả hoạn ở chốn kinh thành, một số người đã gọi ngôi đền này là đền thờ "ông tổ phòng cháy chữa cháy". Hai tác giả sách "Đường phố Hà Nội" là Nguyễn Vinh Phúc và Trần Huy Bá đã cho biết: "Trước đây, đền Hoả Thần có một quả chuông to, bằng đồng, hễ có hoả thoạn thì thỉnh chuông lên, Hoả thần nghe thấy sẽ về trừ hoả hoạn".
Nguyễn Thị Hoà