W 2021 roku podczas prac remontowych prowadzonych na placu w miejscu dawnej synagogi odkryto dobrze zachowane ceglane fundamenty budowli oraz pozostałości kotłowni. Decyzją Śląskiego Wojewódzkiego Konserwatora Zabytków remont wstrzymano i nakazano przeprowadzenie badań archeologicznych. W ich trakcie istniejące wykopy pogłębiono, a dawną kotłownię odgruzowano, odnajdując takie artefakty jak fragmenty metalowych lamp, klamki z zamkami do drzwi, fragmenty szkła, sztukaterii elewacyjnej i dachówek, elementy pieca oraz tabliczkę z nazwą ulicy Obergasse. Zachowały się również pozostałości murów fundamentowych starszej synagogi z I połowy XIX wieku.
Architektura thumb|left|Wnętrze tarnogórskiej synagogi w 1904 roku thumb|right|Odsłonięte w 2021 roku pozostałości synagogi Murowany budynek synagogi wzniesiono na planie prostokąta o części frontowej nieco szerszej od głównego korpusu od strony zachodniej, w stylu mauretańskim. W jej wnętrzu we wschodniej części znajdowała się główna sala modlitewna, którą z trzech stron otaczały galerie dla kobiet. W zachodniej części znajdował się przedsionek.