L'imponente edifico ha come antenato un piccolo e modesto luogo di culto inaugurato nel 1740 in quello che era il ghetto ebraico di Vercelli. La costruzione dell'attuale Sinagoga fu possibile grazie all'Editto di Emancipazione firmato dal re Carlo Alberto nel 1848, che estendeva nel Regno di Sardegna i diritti civili agli ebrei e a tutti i non cattolici.

Si tratta di un'elegante costruzione in stile neomoresco, perfettamente in linea con la moda architettonica delle grandi sinagoghe europee della seconda metà dell'Ottocento, che seguivano l'esempio del Leopoldstädter Tempel di Vienna, inaugurato nel 1858 e purtroppo distrutto durante la Notte dei Cristalli del 1938.

Venne eretta fra 1874 e 1878 su progetto di Giuseppe Locarni (1826 - 1902), politico e architetto vercellese, responsabile anche dell'ideazione del vicino Santuario della Madonna degli Infermi e della maestosa cupola della Chiesa di San Pietro a Gattinara.

Dopo un periodo di declino vissuto nella seconda metà del Novecento, la Sinagoga di Vercelli sta tornando all'antico splendore grazie a una serie di restauri. Purtroppo non sempre è visitabile, ma dovrebbe esserlo ogni 27 gennaio, per il Giorno della Memoria.