A pénzügyek és a kereskedelem fellendülésével rohamosan nőtt a főváros zsidó lakossága, ezért a Pesti Izraelita Hitközség már az 1840-es években sürgette önálló zsinagóga építését (addig az Orczy-házban és más épületekben létesültek imatermek). Miután sikerült e célra telket szerezniük, pályázatot írtak ki, amelyen a kor legjelesebb építészei, köztük Hild József és Feszl Frigyes is indultak. Végül a bécsi Ludwig Förster terveit fogadták el, a belső szentélyt Feszl Frigyes tervezte. A kivitelezéssel rendkívül gyorsan, alig négy év alatt végeztek, a felavatásra 1859. szeptember 6-án (a zsidó naptár szerint 5619. elul hónap 7-én) került sor. Az ünnepségen a pesti előkelőségek valláskülönbség nélkül vettek részt, a zsinagóga orgonáján Liszt Ferenc műve csendült fel, aki az első sorban foglalt helyet.
A vörös téglahomlokzat azért tér el egy kicsit az utca vonalától, hogy az előírások szerint Jeruzsálem felé nézzen, a főbejárat felett Tóra-idézet olvasható: „Készítsenek nékem szentélyt, hogy lakjam közepettük” (Mózes II. 25:8). A mór stílusú épületen jelent meg először torony magyarországi zsinagógán – korábban nem lehetett ilyet építeni, és még a zsinagógák maximális magasságát is szabályozták. A hagymasisakkal fedett, 44 méter magas tornyok közötti homlokzatot óriási rózsaablak díszíti. Az udvar kétoldali árkádsorával a középkori zsinagógák meghitt belső terét idézi. A zsinagógát az 1920-as években felújították és kibővítették, ekkor épült a Hősök temploma.
Az 53,1 méter hosszú és 26,5 méter széles épület a világ legnagyobb neológ zsinagógája, méreteit tekintve a világ második legnagyobb zsinagógája. A 26 méter belmagasságú, csarnokszerű épület hosszanti terét a kétszintes karzatok homlokvonala, illetve a sík mennyezetet tartó karcsú öntöttvas oszlopkötegek osztják három hajóra. A 12 méter fesztávú főhajót és a mellékhajókat öntöttvas ívek hidalják át, a templomban 1492 férfi és 1472 női ülés van. A Jeruzsálemhez, a zsidóság szent városához legközelebb eső keleti fal az előtte lévő emelvény aranyozott öntöttvas korlátrács-együttesével válik hangsúlyossá.