Dopo l'emancipazione, ottenuta nel 1848 (con lo Statuto albertino), la comunità ebraica torinese decide di costruire un grande spazio per il culto, fuori dell'area dell'antico ghetto: l'ambizioso progetto è affidato all'architetto Alessandro Antonelli (1859), ma l'edificio da lui costruito (oggi noto come Mole antonelliana, simbolo della città), per problemi economici verrà ceduto alla Municipalità, e non ospitò mai il tempio israelitico. L'attuale sinagoga, inaugurata nel 1884, è costruita dall'ingegner Enrico Petiti: il tempio grande, in pietra, è progettato in stile moresco, con le caratteristiche quattro torri angolari coperte con cupole a cipolla. La sala di preghiera può contenere sino a 1400 persone, compresi i posti nel matroneo che corre al primo piano su tre lati dell'aula, cui si accede tramite due piccole scale a chiocciola all'interno dei due torrioni laterali. L'edificio in origine era riccamente decorato, ma le distruzioni dei bombardamenti durante la seconda guerra mondiale portarono alla ricostruzione dell'interno e degli arredi (1949). Nel 1972 i sotterranei, sino ad allora inutilizzati, hanno subito la trasformazione in un piccolo tempio, di rito italiano. La sala a pianta centrale - tipica delle sinagoghe dell'epoca precedente l'emancipazione - ha spoglie pareti in mattoni a vista, mentre i preziosi arredi barocchi provengono dalla sinagoga di Chieri: il podio a baldacchino, riccamente decorato in lacca di colore azzurro e oro, e l'armadio, addossato a una parete della sala, nella forma di uno scenografico portale.