La synagogue, appelée encore le grand temple, a été construite dans le quartier de Castellane entre la rue de Breteuil et la ruelle du Dragon.

Les plans de Nathan Salomon sont adoptés par le Consistoire et le ministère des cultes en 1860. La première pierre est posée le 15 juillet 1863. L’inauguration a lieu le 22 septembre 1864 en présence des autorités de la ville.

Le parti choisi est basilical, issu à la fois des modèles antiques et de l’église, avec des tribunes affectées aux femmes. Une façade monumentale, en retrait par rapport à la rue, est flanquée de deux pavillons, séparant ainsi les fonctions de culte de l’enseignement et de l’administration. Elle est dominée par les tables de la loi et ornée d’une rosace centrale, s’inspirant des façades romanes. Le modèle est sans doute la synagogue de la rue de Nazareth (Paris 3ème) construite en 1852 dans un style romano-byzantin. On peut aussi rapprocher le style des baies et de la porte monumentale à celui de la synagogue de la rue des Victoires (Paris 9ème) construite en 1874 par Aldrophe. A l’intérieur, le goût du décorum est marqué par la présence d’une chaire et d’un orgue. Les références stylistiques et les matériaux de l’Orient et de l’Occident s’y mêlent harmonieusement, reflet des origines des fidèles, mais aussi en écho aux grands chantiers contemporains de Notre-Dame de la Garde (1853-1864 Espérandieu) et la cathédrale de la Major (1852 et 1893 par Léon Vaudoyer).
La synagogue de la rue de Breteuil fait partie des plus belles réalisations religieuses marseillaises du second Empire. Sa monumentalité exprime les valeurs d’une communauté reconnue et atteste d’une volonté d’intégration à la société française. Cet édifice de culte hébraïque est le plus ancien conservé dans la cité phocéenne.