Architektura Murowany z cegły palonej, kamieni rzecznych oraz ciosów z piaskowca orientowany budynek synagogi wzniesiono na planie prostokąta o wymiarach 17,0 × 21,0 m, z murami o wysokości 0k. 11,0 m i grubości 2,0 m w stylu barokowym. Został on wkomponowany w układ murów miejskich. Wewnątrz znajduje się kwadratowa sala modlitewna oraz w północno-zachodnim narożniku okrągła wieżyczka, która spełniała funkcje obserwacyjno-obronne. W piwnicach najprawdopodobniej mieściło się gminne więzienie. Do czasów II wojny światowej do synagogi przylegały przybudówki: w południowej znajdował się niski babiniec połączony z salą rzędem charakterystycznych otworów, a w zachodniej siedziba stowarzyszenia dobroczynnego Jad Charuzim i Zgromadzenia Rzemieślników Żydowskich, cheder rabina Szymona Nosla oraz izba kahalna.
W głównej sali modlitewnej znajdują się cztery ośmiometrowe kolumny o przekroju 50 × 50 cm z korynckimi głowicami, zwieńczone czworobokiem półkolistych arkad wstawione podczas przebudowy ok. 1824. Kapitele kolumn wykonane są z gipsu i reprezentują styl wiedeńskiego eklektyzmu. Ich niezwykła smukłość wymagała wzmocnienia konstrukcyjnego, które uzyskano przez zastąpienie pierwotnego przykrycia sali głównej płaskim stropem na belkach stalowych z ceramicznym wypełnieniem (strop Kleina).