Theo các truyền thuyết được kể lại thì truyền thuyết thứ nhất được ngư dân Long Hải cho là gần với sự thật hơn và được nhiều người biết hơn. Mặc dù là có nhiều cách giải thích khác nhau, song vẫn có điểm chung: Cô là trinh nữ, chết oan, linh hiển, có mộ Cô và địa điểm được xác định rõ ràng.

Sự hiển linh của Cô càng tăng lên khi những ngư dân tới đây cúng bái và cầu nguyện truyền tụng với nhau về những điều được Cô giúp đỡ, phù hộ, che chở trong những lần đi biển hay trong cuộc sống. Và sau những lần được Cô giúp đỡ, họ lại đến cúng bái, dâng phẩm tạ ơn. Lời đồn đại về sự linh thiêng của Cô thế hệ này nối tiếp thế hệ kia ngày càng lan rộng.

Vào ngày vía Cô, khách thập phương lại tề tựu về Dinh Cô dự đại lễ, có cả ngư dân từ Phan Rang, Phan Thiết đến ngư dân Bến Tre, Gò Công, Trà Vinh, Cà Mau, Rạch Giá... và không ít du khách từ thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai về tham dự lễ hội, kết hợp hành hương với nghỉ ngơi, tắm biển, làm cho lễ hội Nghinh Cô trở nên đông nhất trong các lễ hội ở Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng và miền Đông Nam Bộ nói chung.

Hàng năm, cứ đến ngày mồng 10 tháng 2 âm lịch, hàng chục ngàn người khắp các miền quê Bà Rịa - Vũng Tàu, Nam Trung Bộ và Nam Bộ tề tựu về Dinh Cô, thị trấn Long Hải tham dự lễ hội. Lễ hội Nghinh Cô Long Hải là một trong những lễ hội nước lớn nhất của ngư dân ven biển Nam Bộ. Lễ hội Nghinh Cô thuộc loại hình tín ngưỡng thờ Mẫu - Nữ thần, nhưng không đơn thuần chỉ thờ Mẫu - Nữ thần mà là sự kết hợp của lễ hội Cầu ngư với tục thờ cúng Thần biển (Bà Thủy Long, cá voi) và tín ngưỡng thờ Mẫu - Nữ thần của cư dân địa phương (vị thần kết tinh, hòa nhập của các "Mẫu" khác). Nghi thức Nghinh Cô thực chất là kiểu thức Nghinh Ông (nghinh từ ngoài biển vào) trong lễ cúng cá voi. Sự độc đáo của nó là thể hiện sự hội tụ, ngưng đọng của những nét đẹp văn hóa và hương vị riêng của nhiều miền.

Chánh điện Dinh Cô bài trí 7 bàn thờ (đều làm bằng bệ xi măng). Ngay trung tâm chánh điện là bàn thờ Bà Cô. Nổi bật với bức tượng Bà Cô cao hơn 0,5 mét, mặc áo choàng đỏ, viền kim tuyến lấp lánh, đội mũ gắn ngọc. Phía sau cạnh bàn thờ Bà Cô là bàn thờ Diêu Trì Phật Mẫu, Chúa Cậu (Nhị vị Công tử, tức là Cậu Tài, Cậu Quý), Ngũ Hành Nương Nương, Tứ Pháp Nương Nương (Pháp Vân, Pháp Vũ, Pháp Lôi, Pháp Điện), Ông Địa, Thần Tài.

Liên quan đến Dinh Cô và là một bộ phận quan trọng của di tích là Mộ Cô, nằm trên đồi "Cô Sơn", cách Dinh Cô chừng 1km. Năm 1999, Dinh Cô được trùng tu tôn tạo theo phương châm xã hội hóa công tác bảo tồn di tích lịch sử văn hóa. Hiện nay, Mộ Cô là một nơi khang trang đẹp đẽ, thu hút nhiều người đến thăm viếng, chiêm bái, đặc biệt là trong dịp ra lễ hội Nghinh Cô. Đường lên mộ Cô gồm 60 bậc thang xi măng.

Quản lý và điều hành mọi tổ chức hoạt động của Dinh Cô đều do Ban Quản lý Dinh Cô thực hiện. Ban Quản lý có Trưởng ban, Phó ban và các thành viên. Khi Dinh Cô bắt đầu vào mùa tổ chức lễ hội, Ban Quản lý phân công nhiệm vụ cụ thể, chi tiết, lập ra Ban Tế tự, cử Trưởng ban, 4-5 phó ban và 17 tiểu ban để lo những công việc cụ thể trong ba ngày Nghinh Cô. Hàng năm, Dinh Cô có rất nhiều ngày cúng lễ: Tết Nguyên đán, Tam Nguyên, Đoan Ngọ (trùng ngũ), nhưng lớn nhất, có ảnh hưởng sâu sắc và rộng rãi nhất là lễ Nghinh Cô hay ngày Vía Cô, ngày giỗ Cô.

Lễ Nghinh Cô diễn ra trong ba ngày, mồng 10, 11 và 12 tháng 2 âm lịch. Ngư dân địa phương gọi là ngày "Lệ" (hay "Lệ Cô"). Về nghi lễ cúng gồm: mồng 10: tụng cho quốc thái dân an, ngày 11: cúng Tiền hiền, ngày 12: chính giỗ; với các lễ vật cúng gồm cơm chay, hoa quả, nhang đèn. Trước đó nhiều ngày, người ta đã tính toán sao cho chuyến đi biển phải về kịp đúng ngày diễn ra lễ hội. Tất cả mọi công việc đều được gác lại, chuẩn bị cho ngày cúng Cô. Lịch lễ hàng năm được bố trí một cách sát sao, hầu như rất ít có sự thay đổi:

Từ 6 giờ sáng ngày 10-2, Ban quý tế và ngư dân tề tựu về Dinh Cô chuẩn bị cho lễ Nghinh Cô. 7 giờ ban quý tế tiến hành Thỉnh Long vị Bà Lớn (Bà Thủy) và ông Nam Hải về Dinh. Đám rước được chuẩn bị một cách công phu với sự tham gia của Ban quý tế. Đám rước có học trò lễ, ban nhạc, bạn chèo (12 người), trang phục áo đỏ, nẹp vàng, nón lá vàng, tay cầm chèo, long đình (hai ngôi, một ngôi Nghinh Bà Lớn, một ngôi nghinh cá Ông), cờ ngũ hành... 9 giờ cúng Tiền hiền Hậu hiền. 10 giờ cầu quốc thái dân an.

Bước sang ngày thứ hai (11 tháng 2): 8 giờ sáng tổ chức hội thi chèo thúng và bơi lội. 21 giờ tối cúng Tiên thường. Điều đặc biệt là tăng ni tổ chức lễ tụng kinh cầu an. Trước đó, từ 4 giờ chiều, hàng trăm thuyền ghe của các làng cá Long Hải, Phước Hải, Phước Tỉnh, và một số thuyền ghe từ miền Trung vào, được kết cờ hoa lộng lẫy tề tựu về neo đậu và hướng mũi vào trước Dinh Cô thực hiện nghi thức "chầu Cô". Đêm xuống đèn trên ghe chiếu sáng một góc trời. Ngư dân tin rằng khi thuyền của họ về chầu Cô, nếu trang trí đẹp cũng có nghĩa là bày tỏ lòng thành kính chân thành nhất đối với Cô, được Cô phù hộ, giúp đỡ cho thuyền ghe nhiều tôm cá. Từ quan niệm ấy cho nên tất cả các thuyền ghe đều thi đua trang trí thuyền ghe của mình sao cho đẹp nhất, tạo nên một vùng biển với hàng trăm chiếc ghe trang trí đủ sắc màu.

Ngày 12 tháng 2: Chánh giỗ. Từ 7 giờ sáng ngư dân tổ chức lễ Nghinh Cô (ngoài biển) về dinh nhập điện. Nghi thức Nghinh Cô được thực hiện theo nghi thức tương tự với lễ Nghinh Ông Nam Hải Đại tướng quân. Ghe Nghinh Cô được chuẩn bị kỹ lưỡng, trang hoàng rực rỡ. Đoàn ghe Nghinh Cô gồm hàng trăm chiếc, trong đó có 2 ghe chính, 6 ghe hộ tống. Hai ghe chính có bày bài vị, hương án, cúng phẩm. Chủ tế, ban nhạc, 12 lễ sinh và 12 bạn chèo cùng ở trên ghe này. Đúng 7 giờ đoàn ghe Nghinh Cô bắt đầu khởi hành, tiến thẳng ra khơi. Khi đoàn ghe cách bờ hơn chừng 1km, Chủ tế ra lệnh đoàn ghe dừng lại, bắt đầu cho việc cúng lễ. Chủ lễ niệm hương, ban nhạc lễ và lễ sinh xướng. Sau khi lễ niệm hương xong, đoàn ghe tiếp tục diễu hành một vòng lớn trên biển, đi qua miếu Bà Thủy Long rồi trở về bãi biển phía Tây, cách Dinh Cô chừng trăm mét. Trên bờ 10 thanh niên cầm cờ ngũ hành đứng thành hai hàng đối xứng nhau để rước bài vị, hương án Nghinh Cô về an vị tại Dinh. Đặc biệt, sau khi linh vị đã an vị thì có nghi diễn xướng hát bả trạo, được xem là một nghi thức quan trọng trong lễ hội Dinh Cô mà không nơi nào ở Nam Bộ có (ở Nam Trung Bộ thì không thể thiếu trong các lễ hội của ngư dân).

Khoảng 9 giờ tổ chức đại lễ cúng Bà Cô. Lễ vật chính gồm heo quay cúng Bà thủy long, heo toàn sinh (thịt heo sống để nguyên con) cúng Ông Nam hải và các thức ăn chay cúng Bà Cô. Từ 3 giờ chiều đến quá nửa đêm tổ chức hát Bóng rỗi, múa bông (mâm ngũ sắc, mâm vàng, mâm bạc), chầu mời, diễn xướng dân gian hát Chặp địa nàng.

Cúng phẩm dâng Cô và các thần linh trong lễ hội Nghinh Cô không có gì khác so với lễ hội Nghinh Ông, nhưng nhiều hơn về số lượng và thường xuyên được thay mới. Sở dĩ như vậy có lẽ do số người đến phụng cúng Cô nhiều hơn. Phẩm vật dâng Cô và thần thánh trong các lễ cúng gồm thịt heo sống để nguyên con, heo quay, xôi, chè, các thứ đồ xào, hoa quả...

Về nghi thức, các bước lễ cầu an, lễ tế, lễ Nghinh Cô, nghinh Ông, rước kiệu... đều tiến hành tương tự nghi thức Nghinh Ông. Một nghi thức mà chúng ta ít thấy trong các lễ hội khác ở Bà Rịa - Vũng Tàu là lễ phóng sinh trong lễ hội Nghinh Cô. Người ta mua chim để trong lồng và tổ chức thả chim ra, tương tự việc phóng sinh vào các ngày rằm hay mồng một (âm lịch) mà nhân dân một số nơi vẫn làm...

Trong những ngày diễn ra lễ hội Nghinh Cô, Ban quý tế mời các đoàn hát về diễn tuồng, hát bội. Ngoài ra, người ta còn tổ chức múa lân sư rồng và các trò chơi dân gian khác như thi bắt cá, bắt lươn và các môn thi đua thuyền, đua thúng... Các trò chơi dân gian, đặc biệt môn đua thuyền, đua thúng thường thu hút đông đảo thanh niên ngư dân trong làng tham gia. Đây là một trò chơi được rất nhiều người cổ vũ nên thường diễn ra rất hào hứng và sôi nổi, làm cho lễ hội thêm phần náo nhiệt và hấp dẫn. Có thể nói, nét độc đáo của lễ hội Dinh Cô Long Hải chính là sự hội tụ nhiều nét văn hóa độc đáo, góp phần quan trọng bảo lưu những giá trị văn hóa truyền thống, thể hiện nét đẹp, ứng xử nhân văn của ngư dân trước biển cả.