Jesienią 2003 roku budynek został zwrócony Gminie Wyznaniowej Żydowskiej w Warszawie, która podjęła decyzję o remoncie i rekonstrukcji synagogi. Prace można było rozpocząć dopiero w maju 2005 roku, po opuszczeniu budynku przez Akademię Medyczną. Wymieniono przegniły strop, wiszący nad salą modlitewną na drewnianej konstrukcji nośnej, położono nowy parkiet. Na podstawie przedwojennych zdjęć odtworzono oryginalną kolorystykę kolumn, przywrócono okna na ścianie wschodniej, odtworzono bimę oraz schodki do aron ha-kodesz, które otacza kuta balustrada i inne mniej znaczące elementy.
Na czas nie odtworzono jednak Aron ha-kodesz, na miejsce którego ustawiono prowizoryczną szafę oraz dwumetrowej średnicy żyrandol z 16 punktami świetlnymi. W połowie 2007 roku gmina żydowska zamówiła u snycerza oraz innych specjalistów brakujące elementy wnętrza.
Ponowne otwarcie Oficjalne otwarcie synagogi po remoncie nastąpiło 11 lutego 2007 roku. Była to pierwsza tego typu uroczystość w powojennej Polsce, ponieważ rekonstrukcja wnętrza synagogi została w całości sfinansowana przez polską społeczność żydowską.