Нынешнее здание Большой хоральной синагоги было построено Ильёй Фрункиным в 1902—1905 гг. в одной из разновидностей эклектики — мавританском стиле.

В период немецкой оккупации Гродно синагога, находившаяся в центре еврейского гетто, использовалась нацистами как место сбора евреев перед отправкой в концлагеря и на расстрелы.

Богатому внутреннему декору здания во время Великой Отечественной войны был нанесён серьёзный ущерб. В советский период (1944—1991 гг.) здание использовалось под склад, также здесь были творческие мастерские гродненских художников.

С 1991 года здание возвращено еврейской религиозной общине. В настоящее время ведётся восстановление фасадов и внутреннего убранства синагоги.