Seit ihrer Vertreibung im 14. Jahrhundert hatten sich Juden erst wieder Mitte des 19. Jahrhunderts in Görlitz niederlassen können. Die jüdische Gemeinde wuchs rasch an und zählte 1890 fast 700 Mitglieder. Eine erste, 1853 eingeweihte Synagoge in der Langenstraße 43 wurde bald zu klein. So legte die Gemeinde bereits 1870 einen Fonds zur Finanzierung einer neuen Synagoge an. Vor allem die Kaufleute Emmanuel Alexander-Katz und Martin Ephraim sowie der Rabbiner Siegfried Freund setzten sich für die Realisierung des Projektes ein. Die im Februar 1909 gebildete Baukommission unter dem Vorsitz von Alexander-Katz schrieb einen Wettbewerb aus. Aus ganz Deutschland gingen Beiträge ein. Den Auftrag erhielten William Lossow und Hans Max Kühne in Dresden, die zu den führenden deutschen Architekten ihrer Zeit gehörten. Neben vielen anderen wichtigen Bauten hat ihr Büro das Dresdner Schauspielhaus und den Leipziger Hauptbahnhof entworfen. Der Grundstein für die neue Görlitzer Synagoge wurde am 19. Mai 1909 gelegt. Bereits am 9. März 1911 konnte der fertige Bau eingeweiht werden.

Mit ihrer kubischen Geschlossenheit, ihrer kompakten Form und ihren monumentalen Proportionen bietet die Görlitzer Synagoge eines der beeindruckendsten Beispiele für den modernen Synagogenbau zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Man ging damals von der bislang vorherrschenden orientalisierenden Stilrichtung ab und suchte nach neuen Wegen für die Architektur jüdischer Gotteshäuser.

In Görlitz führte eine Synthese von traditionellen Einflüssen und zeitgenössischen Bauideen zu eigenständigen Lösungen. Technisch innovativ war die Konstruktion mit Stahlskelett und Beton. Mit der Wahl eines überkuppelten Zentralbaus nahm man Impulse der Reformbewegung im evangelischen Kirchenbau um 1900 auf. Die Eingangsfront mit Flachgiebel, Lisenengliederung und reicher Bauornamentik zitiert einen spätantiken Tempel. Die Gestaltung des Innenraums nimmt Anregungen von ostpolnischen Holzsynagogen auf und übersetzt deren farb- und symbolreichen Ausmalungen in eine moderne Sprache. In der Stuckverzierung der Kuppel dominieren als Motive der siebenarmige Leuchter, die Menora, und der Löwe, das Wahrzeichen des Stammes Juda; daneben finden sich Blattkränze und Schuppen. Kräftige Farben wechseln ab mit pointiert eingesetzter Vergoldung. Die Gestaltung der Löwen spielt auf babylonische Vorbilder an. Auf dem beherrschenden Kuppelturm prangte weithin sichtbar der 1938 heruntergerissene Davidstern.

Die zentrale Halle nahm 280 Besucher auf, die Frauenempore bot weitere 220 Plätze. An die Kuppelhalle schließt sich im Westen eine Vorhalle (Brauthalle) an. Im Osten befinden sich weitere Nebenräume. Sie dienten als Sitzungssaal für den Vorstand der Synagogengemeinde, als Wochentagssynagoge und als Rabbiner- und Kantorenzimmer. Die Görlitzer Gemeinde war eine Reformgemeinde: auf einer Empore im Osten hinter dem Tora-Schrein stand eine Orgel. Sie gelangte nach 1938 in die katholische St. Bonifatius-Kirche im Ostteil der Stadt (heute Zgorzelec), wo sie noch immer in Gebrauch ist.

In der Pogromnacht am 9. November 1938 wurde ein Brandanschlag auf die Synagoge verübt. Allerdings rückte die Feuerwehr aus und löschte den Brand – die Umstände der Rettung sind nicht endgültig geklärt. Schon damals war von der einst blühenden Gemeinde wenig übrig. Bereits in den 1920er Jahren war sie auf knapp 400 Mitglieder zusammengeschmolzen. Nach 1933 waren viele vor dem nationalsozialistischen Terror ins Ausland geflohen. Die, die geblieben waren, wurden im Krieg in den Vernichtungslagern ermordet.

Nach der Pogromnacht von 1938 fand in der Synagoge kein Gottesdienst mehr statt. Damit hatte der Bau seine eigentliche Funktion verloren –- eine neue hat er bisher nicht gefunden. Zu DDR-Zeiten lag das Gebäude brach. Die sowjetische Militäradministration hatte es zunächst der jüdischen Gemeinde in Dresden übertragen. Diese verkaufte den Bau 1963 an die Stadt Görlitz. In den 1980er Jahren setzen sich beherzte Bürger, vor allem Mitglieder der Evangelischen Studentengemeinde, in Worten und Taten dafür ein, den baulichen Verfall aufzuhalten und die Würde des Gebäudes zu respektieren. Doch erst nach 1989 konnte mit einer grundlegenden Sanierung begonnen werden. Die Synagoge ist jetzt im Bau gesichert und bietet die notwendigsten Voraussetzungen für eine neue Nutzung. Der Innenausbau blieb allerdings unvollendet. Nachdem einige Sicherheitsauflagen erfüllt wurden, können in der Synagoge seit November 2008 wieder Veranstaltungen mit bis zu 230 Besuchern stattfinden.

Die am 9. November 2008 vom Förderkreis Görlitzer Synagoge e.V. veranstaltete Gedenkfeier zum 70. Jahrestag der Pogromnacht bedeutete einen Neubeginn.