La sinagoga, nella sua forma attuale, risale all'Ottocento - le ultime ristrutturazioni sono del 1885 - anche se da secoli a Cuneo esisteva una sala di preghiera, più modesta, nella stessa area. La facciata del luogo di culto è nel complesso sobria, separata dagli altri fabbricati del ghetto da due colonne con fregi corinzi. Entrando nell'edificio una prima rampa di scale conduce a un'aula scolastica, mentre al secondo piano si trova la sala della sinagoga, di forma quadrata e con la disposizione tipica delle sinagoghe dell'emancipazione (realizzate dopo lo Statuto albertino, 1848): i banchi sono rivolti in direzione del podio (tevà) e dell'armadio (aron), uno splendido esempio di barocco veneziano. Alla sinistra di quest'ultimo è collocato un grande pulpito, uno dei pochi esempi del genere, a imitazione di quelli delle chiese cristiane. Al fondo della sala si trova il matroneo, cui si accede tramite un'ultima rampa di scale.