Synagogę zbudowano w latach 1764-1774 na miejscu starej, drewnianej synagogi. Budynek spłoną podczas I wojny Światowej został po tym odremontowany, ale w czasie II wojny hitlerowcy zdewastowali go i wykorzystali jako magazyn wojskowy. Pełnił on taką funkcję aż do 1970 roku i dopiero w latach 80 urządzono w niej Muzeum Pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego z wystawą o historii Żydów Włodawskich.