Точна дата будівництва синагоги невідома – за різними джерелами її звели у період з 1514 по 1532 роки. Однак хімічний аналіз матеріалів, з яких побудована споруда, визначив її дату народження між серединою XVII – початком XVIII століття.
Цікаво, що у Сатанові кожна громада відповідала за свою ділянку оборони міста. Саме тому іудейська громада за свій рахунок утримувала синагогу, облаштовувала її гарматами, порохом, ядрами.
Під час останньої реконструкції було відновлено не тільки саму синагогу, але й площу навколо неї. Всередині відвідувачів перш за все вражає інтер’єр – різьблені лави, мармурова підлога, вишукане оздоблення. Де-не-де можна побачити залишки старовинних розписів, як, на жаль, були втрачені за радянських часів. Центральне місце займає старовинний арон-кодеш – спеціальна ніша для зберігання сувоїв Тори.
Як і кожна будівля епохи середньовіччя, синагога має свої легенди. За однією з них, підземні тунелі з її підвалу могли привести аж до Єрусалиму. Місцеві жителі ж кажуть, що цими ходами можна було дістатись до Сатанівського замку.
