Architektura Murowany z kamieni łamanych uzupełnianych cegłą, budynek synagogi wzniesiono na planie kwadratu, w stylu renesansowym na obrzeżu Starego Miasta po zewnętrznej stronie ziemno-drewnianych fortyfikacji miasta, w dzielnicy żydowskiej otoczonej własnymi wałami, połączonej z miastem groblą, tworzącą bastion należący do systemu obronnego Rzeszowa. W narożniku północno-zachodnim znajduje się mała, zwieńczona gzymsem baszta, będąca obecnie jedynym śladem po obronnych zabudowaniach miasta. Została ona dobudowana w drugiej połowie XVIII wieku i mieściła również klatkę schodową. W narożach oraz pomiędzy oknami znajdują się masywne przypory.
Od strony zachodniej zachowała się, pochodząca z połowy XIX wieku, piętrowa dobudówka, pierwotnie zwieńczona neorenesansową attyką, przekryta stropami Kleina. W jej wnętrzu na parterze mieścił się prostokątny przedsionek, a nad nim na piętrze babiniec. Od strony południowej również znajdowała się piętrowa przybudówka, mieszcząca pierwotnie babiniec oraz klatkę schodową. W latach 50. XX w. została wyburzona.