Inaugurato nel 1878, è fra i più significativi esempi in Italia di architettura sinagogale dell’Emancipazione. Sorge sul sito della precedente sinagoga e di alcuni fabbricati attigui nel cuore dell’antico ghetto, collocato in quest’area urbana dal 1740. La Comunità scelse di edificarlo in forme monumentali per celebrare la parità giuridica concessa dal re Carlo Alberto nel 1848 e affermare la propria presenza in città.

Fu incaricato del progetto l’architetto Marco Treves, affermato professionista di famiglia ebraica vercellese e figura di primo piano nel dibattito intorno all’architettura ebraica del periodo post-Emancipazione, al quale si devono anche il rinnovamento della sinagoga di Pisa (1865) e la progettazione, a Firenze, del nuovo Tempio Israelitico (1882) e del Cimitero ebraico di via Caciolle (1884). Impegnato da anni lontano dalla città, Marco Treves accettò di redigere le fasi preliminari del progetto e di seguirne a distanza lo sviluppo; in loco, ne avrebbe invece curato la realizzazione il geometra Giuseppe Locarni. Dopo circa dieci anni di studi preparatori, la costruzione ebbe avvio nel 1874 e si concluse nel 1878.

L’eclettica architettura del tempio è fortemente influenzata dallo stile moresco, comune a molte sinagoghe coeve in Europa. Con esse condivide anche l’impianto basilicale a tre navate: quella centrale a tutt’altezza, quelle laterali sovrastate dai loggiati del matroneo. La disposizione degli elementi interni trae ispirazione dal modello cristiano. La tevà è collocata di fronte all’aron entro l’abside che chiude l’aula, in posizione opposta all’ingresso. L’intera navata centrale accoglie i banchi per il pubblico allineati in file parallele e, in controfacciata, al livello dei matronei, è collocato un imponente organo con buffet ligneo di gusto moresco, disegnato in continuità con lo stile del Tempio.

Rimasto a lungo privo di un utilizzo regolare, dal 2003 l’edificio è stato oggetto di numerosi interventi di restauro che, nel tempo, hanno riportato alla qualità originaria importanti elementi come le vetrate policrome, gli arredi lignei e l’aron ha-qodesh, le coperture, gli impianti e alcuni settori dell’affresco.

In uno dei matronei è stato inoltre allestito il Museo di arte ebraica, nel quale sono esposti e illustrati manufatti cultuali storici provenienti dalle sinagoghe di Vercelli e Biella, e da collezioni private.