Pierwsza wzmianka o drewnianej synagodze w Bychawie pochodzi z 1717 roku. Od 1787 r. w źródłach wymieniony jest także sąsiadujący z synagogą dom modlitwy. Drewniane obiekty prawdopodobnie spłonęły na początku XIX wieku, gdyż około 1810 roku w ich miejscu wzniesiono nowe, murowane budynki zespołu synagogalnego. Bożnica na planie prostokąta, z salą modlitw przykrytą dziewięciopolowym sklepieniem, posiadała skromną elewację rozczłonkowaną pilastrami. Bóżnica położona jest przy ul. Kościuszki (dawna Bożnicza). W 1876 r. w wyniku pożaru miasta budowla spłonęła. Zniszczeniu uległ również dom modlitwy, stojący w pobliżu synagogi. Nie czekając na odbudowę bożnicy Żydzi otworzyli dom modlitwy w mieszkaniu Chaima Rubinowicza. W 1899 r. synagoga została odbudowana przez społeczność żydowską. Cały zespół synagogalny został w znacznym stopniu zniszczony przez Niemców w czasie okupacji w okresie drugiej wojny światowej. Po wojnie budynek bożnicy częściowo przebudowano i oddano do użytku straży pożarnej. Zdewastowany murowany dom modlitwy rozebrano po 1945 r., a w dawnej drewnianej mykwie utworzono Zakład Gumowy. Od końca lat 60. XX w. w synagodze mieścił się magazyn Przedsiębiorstwa Gospodarki Komunalnej. Przed wojną (w 1936 r.) wartość nieruchomości Gminy Żydowskiej w Bychawie oszacowano na 23 150 zł. Z czego wartość murowanej synagogi ustalono na 11580 zł, murowanego domu modlitwy (znajdowało się w nim mieszkanie rabina) na 9010 zł, drewnianej łaźni na 300 zł, placu przy bóżnicy na 600 zł. Do gminy należał jeszcze w tym czasie: drewniany przytułek, drewniany dom na nowym cmentarzu, dom dla stróża. W wyniku powojennej przebudowy synagoga utraciła częściowo swój dawny wygląd i układ przestrzenny – zmieniono kształt dachu na dwuspadowy, wykonano nowe podziały przedsionka i babińca. We wnętrzu zachowała się murowana bima. Na ścianach i bimie widoczne są pozostałości inskrypcji hebrajskich oraz polichromii z motywami zwierzęcymi i instrumentami muzycznymi (choć sposób użytkowania obiektu spowodował znaczne zniszczenie tych malowideł). Zachowała się także wnęka po aron ha-kodesz oraz babiniec na piętrze, otwarty na salę główną dziewięcioma otworami. Po obu stronach aron ha-kodesz zachowały się dwie tablice fundacyjne, na których widnieje chronogram ich wykonania – 1810–1811 r. Tekst pierwszej tablicy brzmi: „To dom, który wybudował Panu Icchak, i twierdza Pana, ducha Jego i serca Jego. A zakończono i wykończono całą robotę z oknami i dalej aż do jego wysokości i jego dachu i ścian domu wokół i arkę Pana; a cała granica jego dookoła to święte świętych (Ez 43,12). Który zbudował dom Pana – oto ten szczodry, możny, słynny nasz nauczyciel, pan Icchak syn zmarłego naszego nauczyciela, pana Mordechaja błogosławionej pamięci. To miejsce w pobliżu dla uczonego naszego nauczyciela, pana (tekst zniszczony). 23 lipca 2007 r., na mocy ustawy z 1997 r. o restytucji mienia żydowskiego, synagoga została zwrócona Gminie Wyznaniowej Żydowskiej w Warszawie, która przekazała ją pod opiekę Fundacji Ochrony Dziedzictwa Żydowskiego. W listopadzie 2007 r. Fundacja Ochrony Dziedzictwa Żydowskiego sprzedała budynek osobie prywatnej, która wyremontowała dach i przywróciła mu pierwotny kształt. W celu dalszego remontu i renowacji budynku synagogi została powołana Fundacja „Bychawa – miasto wielu kultur”. Za