A közösség a felújítással, illetve az új zsinagóga kialakításával Andreas Landherrt bízta meg, aki a csak részben lebontott épülethez teljesen új déli homlokzatot emelt, illetve oszlopos előcsarnokot és tetőszerkezetet tervezett. Az épület képét a mai napig a homlokzata elé ekkor kerülő hat korinthoszi oszloppal alátámasztott, timpanonos záródású, nyitott oszlopcsarnok, azaz portikusz határozza meg. A timpanon közepén kör alakú nyílás látszik, amelyet két oldalról egy-egy pillér fog közre. A homlokzat legmagasabb pontján, ott ahol az orompárkányok összeérnek, a tízparancsolat mondatainak kezdő szavait megjelenítő márvány kőtáblák emelkednek. A párkány frízében az 1Kir 8:38-ból származó héber nyelvű idézet olvasható: „Ha bárki imával, könyörgéssel jön Izráel népedből… és kitárja kezét e templomban.”

Az épület építészetileg csonka bazilikának mondható, hiszen a belső tér beosztása aszimmetrikus. A zsinagógai tér monumentális arányai, a grandiózus boltozat, a karzatok építészeti megoldásai és a teret uraló aranyozott díszítésű, fából készült bimá (Tóra-olvasó emelvény) ellensúlyozta az aszimmetrikus bejárat kedvezőtlen hatását. A teret páros hevederekkel és falisávokkal tagolt háromszakaszos csehboltozat fedi, ehhez a hajó északi oldalán egy, a főhomlokzati oldalon pedig két emeletsorban karzat csatlakozik. A Tóraszekrény feletti falra a Mózes ötödik könyvében található jelenetre utaló, égő csipkebokrot jelképező stukkó dombormű került, Mózes két kőtáblájával. A zsinagógában 364 férfi számára alakítottak ki állandó ülőhelyeket, a női karzaton 298 ülést helyeztek el.

A külső jegyei alapján klasszicista, de belső terében barokk jegyeket viselő zsinagóga építési munkálatai 1820 elején kezdődtek, a felavatási ünnepségre alig másfél évvel később, 1821. július 20-án kerülhetett sor. A zsinagóga belső díszítőmunkáit Maurer János, az ácsmunkát  Goldringer Ferenc ácsmester készítette el. Az építkezés költségei 130 000 forintot tettek ki. A rövid építési időszak és a szigorú keretek között tartott beruházási költségek viszont később komoly problémákat eredményeztek. A minőségi kifogások azonban az épület megnyerő és bravúros stiláris kialakításának érdemeit nem csorbították. Az épület korának egyik legimpozánsabb alkotása volt, a Habsburg Birodalom legnagyobb zsinagógája, egyben egész Európa egyik legszebb zsidó imahelye. Maga József nádor is gyakran mutogatta külföldi vendégeinek Óbuda legkiemelkedőbb büszkeségeként.

A világhíres Mose Münz rabbi halála után hét évvel a korábban Bonyhádon és Ungváron is működött Cvi Hirs Hellert hívták meg, hogy töltse be az üresen maradt vezetői tisztséget. A rabbi azonban egy évvel később, 1839-ben váratlanul meghalt, és még ugyanebben az évben újabb csapás sújtotta Óbuda zsidóságát: a március derekán tetőző nagy dunai árvíz a zsinagógát sem hagyta érintetlenül. A hívek ladikkal eveztek be a templomba a Tóra-tekercsekért.

Az óbudai közösség más alkalmakkor is gyakran kitűnt áldozatkészségével. A Nemzeti Múzeum alapításához a hívek 2625 forinttal járultak hozzá. 1848-ban Óbuda zsidósága minden templomi ezüstjét felajánlotta a szabadságharc támogatására, mi több, 50 lovast állított ki teljes felszereléssel a forradalmi haderő erősítése céljából. A század derekától Pest rohamos fejlődése számos családot vonzott a Duna túlsó partjára, ám a helyben maradó közösség létszáma még mindig magasabb maradt a legtöbb vidéki város zsidó lakosságánál.

Cvi Heller halála után a rabbi állás egészen 1861-ig betöltetlen maradt. Ekkor állt a gyülekezet élére Marcus Hirsch, aki 1880-ig működött itt, később prágai és hamburgi főrabbi lett. 1887 és 1895 között immár dr. Klein Gyula volt a közösség főrabbija, majd 1896-ban dr. Ádler Illés vette át a közösség szellemi vezetését. Ádlert dr. Welesz Gyula főrabbi követte, majd dr. Schreiber Ignác főrabbi következett, aki fiatalon, 1922-ben villamosszerencsétlenség áldozata lett.

Az épület belsejét 1900-ban szecessziós stílusban felújították, a régi gyertyacsillárok helyére elektromos világítás került. 1919 és 1929 között a hitközség létszáma megkétszereződött, 5500-re nőtt. 1920-ban újra megnyílt a közösség 1880-ben bezárt iskolája, illetve 1922-ben megalakult a vallási hagyományokat ápoló Solós-Szeudosz egylet és Talmud-Tóra oktatás felnőttek részére. Kemény Lajos hitközségi elnök indítványára 1924-ben napközi otthon létesült, amit nem sokkal az ország első zsidó óvodájának a megalapítása követett.