Po otwarciu W 1847 roku została główną i ogólnodostępną synagogą frakcji liberalnej wrocławskiej gminy żydowskiej. W 1872 roku po wybudowaniu Nowej Synagogi przy ulicy Podwale, synagogę przejęli Żydzi konserwatywni. Wówczas na przełomie 1872 i 1873 roku przeprowadzono prace remontowe, które zakłóciły harmonijną kompozycję budowli. Wówczas dodano trzy zewnętrzne klatki schodowe, które prowadziły na galerie dla kobiet. W 1997 roku podczas prac renowacyjnych została usunięta znajdująca się w narożniku południowo-wschodnim klatka schodowa.
Zgodnie z zasadami religijnymi, podczas nabożeństw, kobiety i mężczyźni musieli być rozdzieleni. Dlatego w 1905 roku gruntownie przebudowano wnętrze synagogi, którą kierowali bracia Paul i Richard Ehrlichowie. Wówczas dodano nowe, żelbetowe neoromańskie galerie dla kobiet, które zastąpiły drewniane empory wsparte na 12 filarach. Na przełomie 1928 i 1929 roku, w setną rocznicę istnienia, synagoga przeszła gruntowny remont, po którym bardzo się unowocześniła. Odnowiono elewacje i wnętrze, dodano elektryczne oświetlenie, zamontowano centralne ogrzewanie oraz wybudowano pośrodku jedną z najważniejszych elementów synagogi – bimę, którą zaprojektował A.