Synagoga została zbudowana dzięki przywilejowi starosty Jerzego Pawła Lubomirskiego z dnia 3 lutego 1699. Miała być wzorowana na synagogach z Chełma i Chęcin oraz nie mogła być wyższa od najmniejszego sądeckiego kościoła. Stanęła ona na miejscu wcześniejszej, drewnianej.
W 1889 synagogę odwiedził Stanisław Wyspiański, który wykonał kilka szkiców jej wnętrza. W 1894 synagoga doszczętnie spłonęła, ale dzięki bardzo dobrej konstrukcji jej mury nie zawaliły się. Wkrótce wielkim wysiłkiem lokalnej społeczności żydowskiej została odbudowana z nowymi cechami architektonicznymi, zachowanymi do dzisiaj. Salę główną przekryto stropem płaskim, dobudowano część frontową z dwoma wieżami-alkierzami.
Podczas II wojny św. budynek zdewastowali Niemcy, którzy następnie w jej wnętrzach urządzili magazyn zrabowanego mienia pożydowskiego. Po zakończeniu wojny synagoga znalazła pod administracją Kongregacji Wyznania Mojżeszowego Nowego Sącza, a po jej likwidacji Kongregacji z Krakowa.
W 1974 kongregacja przekazała budynek synagogi miastu, które wkrótce przekazało je Muzeum Okręgowemu. Po kapitalnym remoncie i adaptacji na cele wystawowe w 1982 udostępniona została zwiedzającym. We wnętrzu urządzono Galerię Sztuki „Dawna Synagoga”, gdzie organizowane były wystawy dawnego i współczesnego dorobku artystycznego mieszkańców.
24 lipca 1994 na ścianie synagogi umieszczono ufundowaną przez Ziomkostwo Sądeczan w Izraelu, tablicę pamiątkową z treścią w trzech językach: polskim, jidysz i hebrajskim, o treści: „Tablica pamiątkowa ku czci 25 tysięcy Żydów – mężczyzn, kobiet i dzieci z Nowego Sącza i okolicy spalonych w krematoriach obozów koncentracyjnych i zamordowanych w innych miejscach straceń przez zbrodniarzy hitlerowskich w latach 1939-1945. Błogosławiona niech będzie pamięć męczenników”.
W połowie 2015 budynek przejęła Gmina Wyznaniowa Żydowska w Krakowie, która jest spadkobiercą wszystkich ocalałych synagog w Małopolsce. Przywrócenie synagodze funkcji religijnych Gmina powierzyła Fundacji Ochrony Dziedzictwa Żydowskiego Bonei Sanz Polska, wówczas to powróciła Tora – pergaminowy zwój z hebrajskim tekstem Pięciu Ksiąg Mojżeszowych. Obecnie Synagoga ponownie pełni rolę religijną i nie jest udostępniana do zwiedzania.
_____________________________________________________________________________________________________________________________
Murowany budynek synagogi wzniesiono na planie prostokąta o wymiarach 25 na 19m i ścianach wysokich na 8 m, w stylu barokowym Synagogę przykrywał pierwotnie wysoki, kryty gontem dach łamany, zwany polskim. Na ścianie wschodniej znajduje się występ zwieńczony okulusem, który pierwotnie osłaniał Aron ha-kodesz. Narożniki tej ściany były pierwotnie oskarpowanej.
W czasie odbudowy synagogi po pożarze z 1894 nadano jej wystrojowi zewnętrznemu nowe, mauretańskie i neoromańskie elementy oraz zbudowano zupełnie nowy dach, którego kształt zachował się do dziś. Wówczas dobudowano nową fasadę flankowaną dwukondygnacyjnymi, kwadratowymi wieżami w kształcie pylonów, niewiele wyższymi od korpusu głównego. Otworom górnej części wież nadano wykrój mauretański, ale tylko od zewnątrz – we wnętrzu mają zamknięcie półkoliste. Główne wejście zostało obramowane wysuniętym ryzalitem zwieńczonym płytką blendą w formie łuku podkowiastego. Elewację północną i wschodnią, a także ściany wież pokryto poziomym płytkim boniowaniem, stanowiącym odpowiednik dwukolorowych, ceglanych pasów.
We wnętrzu synagogi, we wschodniej części znajduje się kwadratowa główna sala modlitewna, do której wchodzi się przez prostokątny przedsionek, nad którym na piętrze znajdował się otwarty na salę główną babiniec. Wiodło do niego osobne wejście oraz klatka schodowa, znajdująca się w północno-zachodniej wieży synagogi. Na parterze obok przedsionka znajdowała się również sala sądowa gminy żydowskiej.
Główna sala modlitewna pierwotnie była przykryta dziewięciopolowym sklepieniem typu klasztornego, wspartego na czterech filarach, między którymi stała dawniej dwuwejściowa bima. Ogrodzona była murowaną z cegły balustradą o wygiętych łukowato poręczach, profilowanych słupkach i filarkach, przykrytych ceglanymi stożkami. Miejsce to nakrywała spłaszczona kopułka z malowanym podniebiem. Pośrodku bimy stał misternie rzeźbiony stół oraz fotel służący do ceremonii obrzezania.
Na wschodniej ścianie pierwotnie znajdował się bogato zdobiony Aron ha-kodesz, który po zakończeniu wojny został zamurowany. Po jego obu stronach stały dwa duże lichtarze. Trzeci, dziewięcioramienny oświetlał stojący opodal pulpit kantora.
Po 1974 do głównej sali modlitewnej wprowadzona została antresola powiększająca jej wystawienniczą powierzchnię. Obecnie sala główna nakryta jest stropem kasetonowym o dziewięciu polach.
