Architektura Murowany z ciosów kamiennych i cegły budynek synagogi został wzniesiony na planie prostokąta, w stylu późnorenesansowym. Nakryta jest czterospadowym dachem łamanym typu polskiego, krytym gontem. Okna ujęte są w kamienne, późnorenesansowe obramowania. Narożniki budynku wzmocnione są szkarpami.
Obniżona w stosunku do poziomu ulicy o ok. 1 m, kwadratowa główna sala modlitewna o wymiarach w świetle ścian 11,5 × 10,1 m, nakryta jest sklepieniem kolebkowym z lunetami. W jej wnętrzu zachowały się resztki dekoracji stiukowej oraz polichromii z połowy XIX w., a na ścianie wschodniej we wnęce manierystyczny Aron ha-kodesz z XVII w. Wykonany jest z czarnego wapienia dębnickiego z intarsjami z marmuru chęcińskiego w formie portalu zwieńczonego kartuszem i koroną na Torę. Dodatkowo zdobią go marmurowe kule armatnie umieszczone na kamiennych impostach na prostym gzymsie.
Zachowały się również dwie renesansowe kamienne skarbony oraz wczesnobarokowy portal z połowy XVII w. do sali głównej wykonany z marmuru chęcińskiego, z uszakowym obramieniem wzbogaconym wolutami, które podtrzymują prosty gzyms.