Die Kölner Synagoge an der Roonstraße wurde nach Plänen der Kölner Architekten Emil Schreiterer und Bernhard Below im neuromanischen Stil von 1895 bis 1899 errichtet. Das neue Gebäude umfasste Platz für insgesamt 1400 Gemeindemitglieder. Während der Reichspogromnacht im Jahr 1938 erfuhr das Gebäude durch einen Brand schwere Schäden. Zusätzlich wurde bei einem Luftangriff im Zweiten Weltkrieg insbesondere der Gemeindesaal zerstört.

Nach dem Krieg unterstützte vor allem Konrad Adenauer einen schnellen Wiederaufbau der Synagoge. Unter der Leitung von Helmut Goldschmidt wurde innerhalb von zwei Jahren das neue Gebäude errichtet. 1959 erfolgte die Einweihung der Kölner Synagoge, die von außen fast unverändert nach dem Erscheinungsbild aus dem 19. Jahrhundert rekonstruiert werden konnte. Der U-förmige, mit Tuffstein, verkleidete Bau steht in seiner Gestaltung in der Tradition des byzantinischen Kuppelbaus. Die äußere Erscheinung der Synagoge wird vor allem durch die große Fensterrosette in der Giebelfassade geprägt. Der überkuppelte Gemeinderaum wurde auf einem kreuzförmigen Grundriss errichtet.

Der Innenraum wurde beim Wiederaufbau im Gegensatz zur äußeren Gestaltung nicht rekonstruiert, sondern in schlichterer Gestaltung neu ausgeführt. Dabei wurde eine zusätzliche Decke eingezogen, die das Erdgeschoss vom Synagogenraum trennt. Der Gemeindesaal zeichnet sich durch die hellen, weißen Wände und die Vierungsbögen der Kreuzarme aus. Das durch eine breite Treppenanlage erhöhte Kulturzentrum befindet sich im Süden und steht der der Frauenempore gegenüber.

Heute befinden sich in der Kölner Synagoge zusätzlich ein koscheres Restaurant, eine Bibliothek, ein Museum, ein Jugendzentrum und ein Festsaal.