Мэр Москвы Юрий Лужков распорядился привлечь к строительству трест «Трансинжстрой». Первый камень в основание синагоги был заложен 8 октября 1996 года, а уже 2 сентября 1998 года состоялось торжественное открытие, на котором присутствовал Борис Ельцин.
Здание было построено по проекту известных архитекторов Моше Зархи и Владимира Будаева. Над интерьерами главного зала синагоги трудился израильский скульптор Франк Майслер.
Мемориальная синагога явилась первым в современной России музеем еврейской истории. Помощь в создании музея оказали Государственный исторический музей, Государственный музей истории религии, крупнейшие российские архивы, выставка занимает цокольный этаж и галереи здания. Одна часть выставки посвящена жизни евреев в Российской империи и после — в СССР. Экспозиция представлена различными уникальными предметами жизни того времени, которые использовались в быту и во время проведения ритуалов. Другая часть рассказывает о трагических событиях, пережитых еврейским народом. Фотографии, видеоматериалы, документы показывают жизнь в черте оседлости, погромы и преследования. Так до Революции в Российской империи существовало более 400 законов, направленных на ущемление свобод евреев.
Значительная часть экспозиции посвящена Холокосту. На выставке представлены документы и фотографии, кинохроника нацистской Германии, повествующая о реализации окончательного решения еврейского вопроса. Также рассказывается об участии евреев в движении Сопротивления — партизанских отрядах, о героизме воинов-евреев на фронтах Великой Отечественной войны, более 150 человек из них получили звание Героя Советского Союза.
Особый раздел экспозиции посвящён подвигу людей различных национальностей, спасавших и укрывавших евреев во время Великой Отечественной войны. Впоследствии многие были удостоены за это звания Праведников мира.
Синагога предоставляет возможность организации молитвы евреям ортодоксальной ашкеназской, горской и реформистской общин. В музее Мемориальной синагоги проводятся экскурсии, лекции, демонстрируются исторические и документальные фильмы. Деятельность музея направлена на формирование толерантности в обществе, формирование чувства уважения к евреям России, их трагическому и героическому прошлому, их вкладу в российскую культуру, науку, экономику, государственность.