Po wojnie rozważano także odbudowę synagogi, ale z uwagi na koszty z inicjatywy tej zrezygnowano.
Miejscu, na którym stała synagoga, w 1990 roku nadano nazwę placu Synagogi, a pod koniec lat 90. XX wieku zaczęło tutaj funkcjonować targowisko. W lipcu 1988 roku wystawiono pomnik autorstwa Mariana Kicińskiego z treścią w językach polskim i hebrajskim:
Architektura mały|Menora z XIX wieku z katowickiej Synagogi Wielkiej, eksponowana w ratuszu w Los Angeles (2015)
Murowany gmach Synagogi Wielkiej wzniesiono na planie lekko zmodyfikowanego prostokąta, w stylu łączonego neogotyku, neorenesansu, eklektyzmu i stylu neomauretańskiego. Wybudowana została z czerwonej cegły dekorowanej piaskowcową kamieniarką detalu architektonicznego. Architekt podczas projektowania synagogi najprawdopodobniej inspirował się głównie niemieckimi synagogami reformowanymi, m.in. Nową Synagogą w Berlinie czy .
Najbardziej charakterystycznym elementem synagogi była wielka kopuła o żebrowej konstrukcji, znajdująca się bezpośrednio nad główną salą modlitewną. Na jej szczycie umieszczona była latarnia, a nad nią gwiazda Dawida.