Lễ hội diễn ra với các nghi lễ: Thăm quan (kiểm tra các bộ hài cốt cá Ông đang thờ trong Lăng Ông), khai sắc phong của các vua triều Nguyễn, nghinh thần Nam Hải nhập điện, lễ tế thần Nam Hải, múa gươm hầu thần…

Lễ hội cầu ngư của ngư dân vạn chài Vĩnh Lợi xuất phát từ cuộc sống lênh đênh sóng gió, luôn phải đối chọi với bão tố, phong ba bằng những phương tiện thô sơ thiếu thốn, người dân vùng biển đành phải tin vào cõi thần linh. Hằng năm, ngư dân tổ chức lễ cầu ngư, cúng "ông Nam Hải" hay cá voi để cầu xin cho trời yên biển lặng, tàu thuyền ra khơi vào lộng được nhiều tôm cá. Vì luôn phải đối mặt vời những tai họa bất ngờ ập đến, người dân vùng biển thường tin vào những thế lực siêu hình, cho nên lễ cầu ngư còn để cầu mong thủy thần, những người chết sông, chết biển phù hộ cho họ.

Tại vạn chài Vĩnh Lợi hiện có hai Lăng Ông Nam Hải, gồm: Lăng Nam Hải thánh điện (Lăng Ông đại) và Lăng Hải thánh đường. Theo lệ, mỗi năm ngư dân tổ chức hai lần Lễ hội cầu ngư tại Lăng Ông đại vào mùng 10 tháng Giêng âm lịch và Lăng Từ đường vào mùng 10 tháng 4 âm lịch. Riêng Lăng Hải thánh đường được khai lập từ 1791, hiện còn lưu giữ 5 sắc phong thần của các đời vua triều Nguyễn, gồm: 2 sắc phong của vua Thiệu Trị (năm 1841), 1 sắc phong của vua Tự Đức (năm 1847), 1 sắc phong của vua Đồng Khánh (năm 1885) và 1 sắc phong của vua Khải Định (năm 1916).

Lễ hội cầu ngư được ngư dân vạn chài Vĩnh Lợi, tổ chức thường niên theo văn hóa tín ngưỡng dân gian thờ cá voi (cá Ông, thần Nam Hải); bày tỏ lòng tri ân các bậc tiền hiền khai khẩn, hậu hiền khai canh; cầu quốc thái dân an, mưa thuận gió hòa, ngư dân ra khơi khai thác hải sản được mùa bội thu, đời sống người dân no đủ, hạnh phúc.