Đình An Thái được hình thành cùng quá trình định cư, khai phá và phát triển của cộng đồng cư dân An Thái trên vùng đất Đại Mỗ xưa, nay thuộc phường Tây Mỗ, thành phố Hà Nội. Từ khi ra đời, đình là trung tâm sinh hoạt tín ngưỡng và văn hóa của làng, nơi diễn ra các nghi lễ thờ Thành hoàng, hội làng và các sự kiện quan trọng của cộng đồng, góp phần gắn kết các thế hệ cư dân và gìn giữ bản sắc văn hóa truyền thống.
Theo các tư liệu hiện còn lưu giữ tại di tích, Đình An Thái thờ Thủy Hải Long Vương, Ả Lã Nàng Đê, Thám hoa Nguyễn Quý Đức, Hoàng giáp Nguyễn Quý Ân và Tham tụng Nguyễn Quý Kính. Việc phối thờ các vị thần và danh nhân phản ánh sự kết hợp giữa tín ngưỡng dân gian với truyền thống tôn vinh những người có công với quê hương, đất nước và những bậc hiền tài của vùng Đại Mỗ.
Trải qua nhiều giai đoạn lịch sử, đình đã được Nhân dân địa phương quan tâm tu bổ, tôn tạo nhằm gìn giữ không gian thờ tự và các giá trị văn hóa truyền thống. Mặc dù có những lần sửa chữa vào thời Nguyễn, tổng thể mặt bằng kiến trúc, không gian cảnh quan cùng nhiều hiện vật, bia đá và đồ thờ vẫn được bảo tồn nguyên vẹn, phản ánh quá trình phát triển liên tục của di tích qua các thời kỳ.
Trong giai đoạn từ năm 1956 đến 1960, do hoàn cảnh lịch sử, lễ hội tạm dừng tổ chức; đình từng được sử dụng làm trường học, kho của hợp tác xã nông nghiệp và kho quân đội thời kỳ kháng chiến. Sau năm 1975, cùng với sự ổn định của đất nước, cộng đồng dân cư An Thái từng bước khôi phục lễ hội truyền thống. Đến năm 1985, địa phương đã phối hợp với Đình Đại Mỗ, Đình Phú Thứ và Nhà thờ họ Nguyễn Quý để thống nhất nội dung văn tế, khôi phục các nghi lễ theo truyền thống cổ xưa.
Ngày 24/5/2025, Đình An Thái chính thức được UBND thành phố Hà Nội xếp hạng Di tích lịch sử - kiến trúc nghệ thuật cấp Thành phố theo Quyết định số 2617/QĐ-UBND. Đây là mốc son ghi nhận xứng đáng cho những nỗ lực gìn giữ di sản của bao thế hệ nhân dân địa phương.
