Die Synagoge wurde in den Jahren 1885-1889 nach einem Entwurf des bekannten Architekten Karol Korn aus Bielsko im Stil der modernen westlichen Synagogen gebaut. Sie wurde mit Spenden der Gläubigen und einem Bankdarlehen gebaut, das bis 1918 zurückgezahlt wurde.

Es handelte sich um ein massives, hohes Gebäude im eklektischen Stil, das auf einem T-förmigen Grundriss errichtet wurde und von einer beeindruckenden, mit Dekalog-Tafeln verzierten Kuppel gekrönt wird. Die hohen pseudogotischen Fenster hatten halbrunde Endstücke. Die Synagoge mit einem großen Innenhof war von einem durchbrochenen Zaun mit Ziegelpfosten umgeben.

Die Innenausstattung war einfach und elegant, ohne Wandmalereien, nur die Decke war mit Sternen bemalt. Neben dem Aron ha-kodesh stand die Bimah aus Marmor und Ebenholz. Der Entwurf sah eine Empore für Frauen und einen Platz für die Orgel vor, aber nachdem die Orthodoxen in der Stadt angekommen waren, wurde der Eingang zur Empore zugemauert. In der Synagoge gab es mehrere hundert Sitz- und Stehplätze.

Karol Wojtyla wurde in der Stadt geboren und wuchs in einer Atmosphäre zweier Kulturen und zweier Religionen auf. Er hatte Juden unter seinen Schulkameraden, und einer von ihnen, Jerzy Kluger, war ein enger Freund des jungen Karol, der 1937 von seinem Vater Jurek zu einem Konzert des Kantors David Kusewicki in die Synagoge eingeladen wurde. Es war wahrscheinlich das erste Mal, dass der zukünftige Papst die Schwelle eines Gotteshauses einer anderen Religion überschritt.

Im Jahr 1939 brannten die Deutschen die Synagoge nieder, 1940 sprengten sie die Ruine und später wurden die Überreste abgerissen.

In den 1950er Jahren wurde an der Stelle der ehemaligen Synagoge ein Kindergarten gebaut. Eine polnisch-hebräische Gedenktafel zur Erinnerung an die jüdische Gemeinde von Wadowice wurde 1989 an der Wand des Gebäudes angebracht.