Architektura Synagoga była orientowana, zlokalizowana na północny wschód od mogielnickiego rynku, przy drodze prowadzącej do Grójca. Budynek piętrowy, drewniany, o wymiarach 10,0 m na 16,0 m oraz wysokości wynoszącej około 10,0 m. Zaprojektowany na planie prostokąta złożonego z dwóch zasadniczych części – sali głównej oraz przedsionka z wydzieloną izbą. Elewacja frontowa podkreślona trójosiowym, dwukondygnacyjnym portykiem kolumnowym. Na piętrze babiniec, dostępny z zewnętrznego podestu. Całość kryta czterospadowym dachem łamanym polskim, stolcowym. Autor projektu nie jest znany.
Budynek wykonany w konstrukcji zrębowej z lisicami, wewnątrz w formie półkolumn o uproszczonych, doryckich głowicach. Po pracach restauracyjnych w latach dwudziestych XX w. na niewysokim, murowanym cokole.
Ściany zewnętrzne artykułowane pionowym deskowaniem, podkreślone kleszczami o prostokątnym profilu. Północno-zachodnia elewacja frontowa z czterema kolumnami, opracowanymi podobnie do wewnętrznych lisic. Na niej główne wejście do synagogi, pierwotnie w skrajnym, lewym przęśle, po remoncie przeniesione na środkową oś, podobnie jak wejście do sali głównej z sieni. W portyku, na parterze grodzony ganek, na piętrze podest z balustradą przed babińcem, dostępny z jednobiegowych schodów zewnętrznych.