В начале 1880-х годов по инициативе видного мецената и крупного предпринимателя Лазаря Соломоновича Полякова в Москве, на улице Большая Бронная, дом 6, строение 3, возникла частная синагога. Поляков сумел получить разрешение властей на устройство иудейского молитвенного дома при условии, что он будет иметь статус «домашней» синагоги в его усадьбе в районе Тверской и Большой Бронной. Строительство велось с 1883 по 1886 год по проекту архитектора Михаила Николаевича Чичагова. Под синагогу перестроили один из домов поляковской усадьбы, фасадом выходивший на Большую Бронную.
Здание получило выразительное мавританское оформление с иудейской символикой, а его венчал небольшой купол со звездой Давида. В молельном зале предусмотрели подземный ход — на случай погрома, чтобы молящиеся могли покинуть помещение незамеченными.
Имя первого раввина этой синагоги история не сохранила. Предположительно, в первые годы её окормлял главный раввин Москвы того времени — Залкинд (Соломон Алексеевич) Минор (1829–1900). Однако в 1892 году после закрытия властями Московской хоральной синагоги Минора выслали из столицы. Новым городским раввином стал представитель любавичского хасидизма — Яков Исаевич Мазе (1859–1924).
Вихрь революционных событий 1917 года лишил синагогу статуса семейной святыни. К исходу 1920-х годов её паства пополнилась преимущественно иногородними евреями, среди которых заметное место занимали хасиды. В начале 1930-х годов, когда многие храмы в Москве закрывались, синагога на Большой Бронной оставалась одним из немногих действующих очагов веры.
Трагической вехой стал 1937 год: был расстрелян кантор синагоги Мойше-Хаим Гуртенберг (Мошко-Хаим Айзик-Гершович Гуртенберг, 1882–1937). Вскоре после этого, в 1939 году, синагогу закрыли.
Здание передали Всесоюзному центральному совету профессиональных союзов (ВЦСПС). В 1940 году оно перешло в ведение Московского дома народного творчества (с 1991 года — Московский дом самодеятельного творчества). В 1952 году здание подверглось масштабной перестройке, превратившись в центр художественной самодеятельности, и служило этой цели до 1991 года.
За десятилетия использования не по назначению внутреннее убранство было полностью уничтожено, а мавританский фасад — демонтирован.
В 1989–1991 годах права на здание попыталась оформить организация реформистского иудаизма «Гинейни», но любавичские хасиды быстро перехватили инициативу. В 1991 году после масштабного ремонта синагога вновь распахнула свои двери для верующих — здание передали общине «Агудас Хасидей Хабад» («Союз праведников Хабад»). С этого момента в синагоге на регулярной основе совершаются молитвы.
Ключевую роль в возрождении сыграл раввин Исаак Абрамович Коган (род. 1946), который с конца 1990 года занимался организацией религиозной жизни и восстановлением храма. Он является представителем цадика Менахема-Мендела Шнеерсона в России.
После возвращения здания встал вопрос о его полной реконструкции. Работы велись на средства еврейских организаций, меценатов и частных жертвователей. Проект разработала частная мастерская московского архитектора Сергея Эстрина; непосредственными авторами стали сам Эстрин и Лариса Вишниченко.
5 сентября 2004 года обновлённая синагога открылась — событие приурочили к 120-летию со дня её основания. Архитектор-реставратор Борис Евгеньевич Пастернак (внук Бориса Леонидовича Пастернака) отыскал в архивах дореволюционные чертежи и фотографии. По ним восстановили исторический фасад и внутреннее убранство молельного зала, включая ковчег для свитков Торы (арон кодеш).
Высота нынешнего строения варьируется от 3 до 5 этажей. В его основе лежат сохранившиеся части старинной поляковской постройки — они стали архитектурным ядром.
Здание буквально насыщено еврейской символикой. Левое, пятиэтажное крыло на углу Большой Бронной оформлено как высокая круглая башня, напоминающая крепостные сооружения Иерусалима. Снаружи её облицевали известняком-ракушечником, обработанным так, чтобы имитировать древнюю иерусалимскую кладку. В верхней части башни установлена большая металлическая ханукия (девятисвечник). Сама башня своей вертикальной цилиндрической формой отсылает к свитку Торы.
Правая, более низкая и вытянутая часть здания символизирует листы Талмуда. Вестибюль-атриум выполнен вогнутым, трапециевидным — по замыслу архитекторов, это намёк на Ковчег Завета. Новый фасад полностью застеклён, и за стеклом просматривается воссозданный исторический фасад. На крыше разбит сад.
Вокруг синагоги установлена кованая ограда: прутья переплетены в форме звезды Давида. Даже светильники на столбах при определённом ракурсе складываются в шестиконечные звёзды (автор этой идеи — скульптор Вадим Гринберг).
Часть потолков отделана панелями из натурального дерева. Их волнистая форма и желтоватый цвет призваны напоминать о песках Синайской пустыни, по которой пророк Моисей вёл еврейский народ. В оформлении использованы также белый и голубой — цвета израильского флага.
В старой части здания находится восстановленный молельный зал XIX века. На третьем этаже оборудован новый, просторный молельный зал: на гранитном полу — инкрустированная звезда Давида, а окно в потолке тоже образует огромную шестиконечную звезду.
Зал обрезания в обновлённой синагоге носит имя Эли Якоби — одного из спонсоров реконструкции, погибшего за две недели до открытия в 2004 году. Также здесь действует современный центр обрезания «Брит Иосиф-Ицхак».
В 2004 году при синагоге открылась иешива «Махон РаН» (Институт имени Рафаэля Немойтина). Её возглавил раввин Сегев Фридман (Иегуда-Сегев Фридман). Студенты получают здесь богословское образование и могут выучиться на шойхета — ритуального забойщика скота.
При синагоге работают: мужская и женская миквы, зал для бракосочетаний, книжный магазин и магазин кошерных продуктов, ресторан и кошерная столовая, благотворительный фонд «Эшель», редакция журнала «Лехаим».
Синагога служит не только религиозным, но и общественным пространством. Здесь проходят выставки, тематические вечера, встречи. В рамках программы «Архив памяти» действуют два музея:
«Зал героизма» (3-й этаж) — посвящён Холокосту и судьбам евреев в годы Второй мировой войны (1939–1945).
«Зал памяти» (4-й этаж) — рассказывает об истории самой синагоги и о евреях, пострадавших в годы политических репрессий в СССР.
Оба музея украшены витражами, рисунок которых соответствует тематике экспозиции. Руководитель программы «Архив памяти» С. А. Богданова создала и постоянно пополняет видеоархив «Судьбы российских евреев в XX веке».