W XVIII w., gdy mury obronne przestały spełniać swoje zadania, przeprowadzono gruntowną przebudowę bożnicy – przekuto nowe okna od strony północnej, podniesiono mury budynku, a główną salę modlitewną przykryto drewnianym sklepieniem beczkowym. W związku z budową dzisiejszej ulicy Miodowej powstał średnich rozmiarów ogród. W latach 1830–1834 dobudowano piętrową oficynę, mieszczącą przedsionek, sanitariaty, a na piętrze babiniec oraz mieszkania dla ubogich rzemieślników. W 1861 dobudowano skrzydło zachodnie. Pod koniec XIX wieku doszło do połączenia synagogi z budynkiem znajdującej się po wschodniej stronie bożnicy. Ulokowano w niej m.in. modlitewnię Bractwa Ner Tamid.
Na początku XX wieku odsłonięto fragmenty średniowiecznego muru obronnego, który można obecnie oglądać od strony ulicy Kupa. W okresie międzywojennym w synagodze przeprowadzono szereg prac konserwatorskich oraz estetyzujących. Wewnątrz na suficie powstały nowe malowidła, a ogród otoczono kutym płotem. Podczas II wojny światowej hitlerowcy zdewastowali wnętrze synagogi. Bezpowrotnie zniszczono bimę, pulpit kantora ze schodkami oraz ruchomy sprzęt liturgiczny.