Stara Synagoga, tak zwana Grodzka, położona przy ulicy Berka Joselewicza 12, usytuowana została w sąsiedztwie zamku królewskiego i Bramy Krakowskiej, prowadzącej w kierunku Krakowa, na terenie dawnej dzielnicy żydowskiej. Przywilej wystawienia synagogi nadał sądeckim Żydom w 1699 roku starosta sądecki Jerzy Paweł Lubomirski. Budynek wzniesiono około 1780 roku. W literaturze przedmiotu często podaje się rok 1746, jednak badania wykazały, że data ta widniała na jednym z pulpitów synagogalnych i została zanotowana w 1889 roku podczas inwentaryzacji, a następnie wielokrotnie powtarzana.

Budynek wzniesiono na planie prostokąta, o ścianach wysokich na 8 metrów. Nakrywał go wysoki, łamany dach. Sklepienie typu klasztornego wsparte było na czterech filarach. Barokowe wnętrze synagogi naszkicował w 1889 roku Stanisław Wyspiański. Wnętrze synagogi stanowiły także przedsionek (pulisz) i sala sądowa na parterze oraz babiniec z osobnym wejściem. Po pożarze w 1894 roku synagogę wyremontowano, nadając jej cechy architektury z końca XIX wieku. Nowosądecka synagoga ucierpiała w okresie okupacji niemieckiej podczas II wojny światowej. Pozbawiono ją wówczas niemal całego wystroju architektonicznego i zrabowano wyposażenie. Pełniła rolę magazynu.

W latach 70. XX wieku postanowiono budynek odrestaurować i przekazać Muzeum Okręgowemu, które przeznaczyło go na galerię sztuki. Dla celów muzealnych i wystawienniczych dobudowano antresolę. Dawna sala modlitw została nakryta kasetonowym drewnianym stropem o dziewięciu polach wspartym na zachowanych filarach. Babiniec zaadoptowano na magazyn eksponatów muzealnych, głównie obrazów. Do 2015 roku synagoga pełniła rolę siedziby Muzeum Okręgowego w Nowym Sączu. Służyła jako galeria sztuki dawnej i współczesnej artystów miejscowych oraz spoza regionu. Sala modlitw pełniła też rolę sali koncertowej ze względu na doskonałą akustykę. Mieściła się w niej również stała ekspozycja na temat historii Żydów w Nowym Sączu.

W połowie 2015 roku budynek przejęła Gmina Wyznaniowa Żydowska w Krakowie. Przywrócenie synagodze funkcji religijnych gmina powierzyła Fundacji Ochrony Dziedzictwa Żydowskiego BoneiSanz Polska, kierowanej przez nowojorskiego rabina Joela Halberstama, praprawnuka sądeckiego cadyka Chaima Halberstama. 23 maja 2017 roku odbyło się uroczyste wniesienie Tory, równoznaczne z przywróceniem funkcji religijnych synagogi.