Cegłę dostarczył i prace murarskie wykonał Kazimierz Granzow, właściciel posesji i budynku synagogi niemieckiej na Daniłłowiczowskiej, który kilka lat później przebudował ją na teatr.
Pod koniec budowy zabrakło pieniędzy na jej kontynuowanie, ale członkowie zarządu budowy synagogi zachęcali bogatych Żydów do podpisywania deklaracji na pożyczkę w obligacjach hipotecznych oraz do zbiórek w okolicznych kościołach. Tak więc udało się zebrać odpowiednią sumę i prace budowlane zostały dokończone. Całkowity koszt budowy wyniósł ostatecznie około 200 000 rubli.
Nie odnaleziono planów architektonicznych synagogi. Znane są tylko schematy rzutów parteru i poziomu galerii dla kobiet, opublikowane w numerze trzecim gazety „Architekt” z 1902 roku.
Po otwarciu thumb|Widok z ulicy Tłomackie, po lewej stronie gmach Głównej Biblioteki Judaistycznej, obecnie siedziba Żydowskiego Instytutu Historycznego thumb|Wnętrze synagogi thumb|Karta wstępu do Synagogi z 1929 thumb|Rabin Baruch Steinberg przemawiający przed Wielką Synagogą na Tłomackiem w czasie apelu poległych w 1924 r. Uroczyste otwarcie synagogi odbyło się 26 września 1878 w święto Rosz ha-Szana. W uroczystości uczestniczył rosyjski namiestnik hr.