W latach 1909-1913 w Białymstoku w miejscu starej, drewnianej XVIII-wiecznej synagogi wzniesiono nową murowaną. Wybudowana na planie kwadratu o boku ponad 20m, była nakryta potężną kopułą, zwieńczoną gwiazdą Dawida. Koszt budowy przekroczył 50 tys. rubli, które zebrano ze sprzedaży koszernego mięsa i hojnych darowizn. W okresie międzywojennym była najokazalszą synagogą w Białymstoku. W trakcie budowy wykorzystano też najnowsze osiągnięcia techniki, rozświetlając jej wnętrze licznymi żarówkami. Niestety 60 szt. żarówek padło szybko łupem złodziei (była to duża strata, gdyż koszt jednej żarówki był równy jednej dniówce robotnika).
W dniu wkroczenia do Białegostoku hitlerowców 27 czerwca 1941 r. dzielnica żydowska została otoczona przez oddziały niemieckie, a do synagogi zapędzono, jak się szacuje, ok. 700 osób, a następnie budynek podpalono. Z pożogi uratowało się ok. 20 osób, które z narażeniem życia wyprowadził bocznym wejściem polski dozorca Józef Bartoszko. Tego dnia w Białymstoku zamordowano ok. 2 tys. Żydów.
W miejscu Synagogi Wielkiej w 1995 r. postawiono pomnik upamiętniający tragedię białostockich Żydów. Pomnik swoim kształtem nawiązuje do pokrzywionej w wyniku pożaru kopuły ustawionej na gwieździe Dawida. Co roku w rocznicę tych wydarzeń przy pomniku odbywają się oficjalne uroczystości.