Architektura thumb|200px|Wnętrze synagogi na rysunku Wyspiańskiego. Po prawej stronie Aron ha-kodesz. Murowany budynek synagogi wzniesiono na planie prostokąta o wymiarach 25 na 19 metrów i ścianach wysokich na 8 metrów, w stylu barokowym. Synagogę przykrywał pierwotnie wysoki, kryty gontem dach łamany, zwany polskim. Na ścianie wschodniej znajduje się występ zwieńczony okulusem, który pierwotnie osłaniał aron ha-kodesz. Narożniki tej ściany były pierwotnie oskarpowane.
W czasie odbudowy synagogi po pożarze z 1894 nadano jej wystrojowi zewnętrznemu nowe, mauretańskie i neoromańskie elementy oraz zbudowano zupełnie nowy dach, którego kształt zachował się do dziś. Wówczas dobudowano nową fasadę flankowaną dwukondygnacyjnymi, kwadratowymi wieżami w kształcie pylonów, niewiele wyższymi od korpusu głównego. Otworom górnej części wież nadano wykrój mauretański, ale tylko od zewnątrz – we wnętrzu mają zamknięcie półkoliste. Główne wejście zostało obramowane wysuniętym ryzalitem zwieńczonym płytką blendą w formie łuku podkowiastego.