Synagoga Pod Białym Bocianem znajduje się na dziedzińcu między ul. Włodkowica i Św. Antoniego. Plany budowy sięgają 1819 r., kiedy Ministerstwo Spraw Wewnętrznych zażądało budowy dużej synagogi i zamknięcia małych rozproszonych bożnic. Opór żydowskiej społeczności i brak porozumienia między różnymi odłamami spowodował, że budowa ruszyła dopiero w 1827 r. Była prowadzona przez Pierwsze Towarzystwo Braci odłamu liberalnego wrocławskich Żydów, bogatych kupców i bankierów, którzy zrywali z żydowskimi obyczajami i wyglądem, przejmowali język i niemiecką świadomość narodową. Świątynia powstała na działce zakupionej od Jakoba Silbersteina, który prowadził tu gospodę Pod Białym Bocianem – stąd nazwa synagogi, otwarto ją jako prywatną w 1829 r.
Autorem projektu klasycystycznej świątyni był znany architekt Carl Ferdinand Langhans, który inspirował się pruską architekturą sakralną ówczesnych czasów. Budowę prowadzili mistrzowie murarscy Carl Schindler i Johann Tschoke. Pierwszym rabinem został jeden z założycieli judaizmu reformowanego Abraham Geiger, powstał tu także chór mieszany prowadzony przez Moritza Deutscha. W 1847 r. synagoga stała się ogólnodostępna, zaś po wybudowaniu przez liberałów Nowej Synagogi w 1872 r. starą przejęli Żydzi konserwatywni. Dodali oni trzy zewnętrzne klatki schodowe, prowadzące na galerie dla kobiet, jedna z nich została usunięta w 1997 r. W setną rocznicę budowy w 1928-29 r. synagogę wyremontowano. Podczas nocy kryształowej 9/10 listopada 1938 r. wnętrze synagogi zostało zdewastowane, jednak świątynia nie została podpalona z powodu położenia blisko innych budynków i obawy o wybuch dużego pożaru. Wskutek zniszczenia Nowej Synagogi świątynia służyła obu odłamom Żydów do 1941 r. Później hitlerowcy ulokowali tu warsztat samochodowy i magazyn zrabowanego mienia żydowskiego. Na dziedzińcu synagogi znajdowało się miejsce zbiórki wrocławskich Żydów przed deportacją do obozów, co przypomina odsłonięta w 1999 r. tablica pamiątkowa. Miejscami ich kaźni były Kowno, Izbica, Auschwitz i Terezin w Czechach.
W 1945 r. świątynię odzyskał Komitet Żydowski we Wrocławiu, reprezentujący ocalałych z Holokaustu polskich Żydów. Wskutek zmniejszenia się liczebności Żydów w mieście i aktów wandalizmu stan budynku znacznie się pogorszył, ostatecznie został on zamknięty w 1968 r., rozebrano także okalające domy od strony północnej. W 1974 r. synagogę przekazano Uniwersytetowi Wrocławskiemu, który miał tu urządzić bibliotekę. W 1984 r. zakupiło ją Centrum Kultury i Sztuki, zaś w 1989 r. Akademia Muzyczna, która miała dokonać przebudowy na salę koncertową, jednak skończyło się na zdjęciu dachu i totalnej dewastacji. W 1992 r. budynek kupił prywatny przedsiębiorca Jacek Lesiczka. Ostatecznie w 1995 r. Ministerstwo Kultury i Sztuki odkupiło synagogę z inicjatywy Jerzego Kichlera i przekazało rok później gminie żydowskiej. Rozpoczął się długi i kosztowny remont, trwający do 2010 r. W 2005 r. w budynku powstało Centrum Kultury i Edukacji Żydowskiej, administrowane przez fundację norweskiej Żydówki Bente Kahan.
Obecnie obiekt można zwiedzać, odbywają się w nim liczne wystawy, koncerty, wernisaże, występy teatralne, warsztaty oraz spotkania. Nabożeństwa odprawiane są zwykle w małej synagodze w sąsiednim budynku gminy żydowskiej, jedynie podczas ważnych świąt odbywają się w dużej synagodze.
Klasycystyczny budynek wzniesiono na planie prostokąta, ze zdobionymi elewacjami wschodnią i południową. Dwa płytkie ryzality z korynckimi pilastrami zwieńczone są trójkątnymi frontonami. Nawiązują do świątyni Ateny Nike na Akropolu, co jest wyrazem idei żydowskiego oświecenia (haskali). Kapitele kolumn zdobione są kwiatem lotosu, a wysokie okna zamknięte są łukiem. Synagogę nakrywa łamany dach z ośmioboczną latarnią zwieńczoną niby-kopułką. Budynek otoczony jest z dwóch stron powstałym w 1901 r. reprezentacyjnym budynkiem zarządu wrocławskiej gminy żydowskiej, dzięki czemu powstał dziedziniec. Do południowej elewacji synagogi prowadzi od strony ul. Włodkowica obszerna brama w gmachu gminy, ozdobiona secesyjną latarnią.
Wnętrze synagogi nawiązuje do pobliskiego kalwińskiego Kościoła Dworskiego i nakryte jest sklepieniem nieckowym. Oświetlone jest przez latarnię w dachu i okulus na ścianie wschodniej. Pierwotnie znajdowały się tu drewniane empory, które wspierało 12 kolumn i pilastrów. Po przejęciu przez odłam ortodoksyjny dobudowano w 1872 r. prowadzące na nie zewnętrzne klatki schodowe, które umożliwiły odseparowanie mężczyzn i kobiet. W 1905 r. powstały dwupoziomowe żelbetowe galerie dla kobiet wg projektu Richarda i Paula Ehrlichów. Ozdobione malarską dekoracją balkony o secesyjnych łukach wsparte są przez neoromańskie kolumny i otaczają wnętrze z trzech stron. Znajduje się na nich stała wystawa „Historia Odzyskana. Życie Żydów we Wrocławiu i na Dolnym Śląsku” oraz wystawy czasowe. Ekspozycja obejmuje m.in. przedmioty liturgiczne i rękopisy z kolekcji Leona Vity Saravala z Triestu.
Na zwróconej w stronę Jerozolimy ścianie wschodniej znajduje się bogato zdobiony Aron ha-kodesz (szafa ołtarzowa ze zwojami Tory), odtworzony w latach 2001-10 i umieszczony w monumentalnej arkadzie. Obramowany jest przez cztery kolumienki, nad drewnianą szafą znajduje się wspornik, do którego podwieszana jest kotara (parochet) i lambrekin (kaporet). Belkowanie z orientalną dekoracją nakryte jest attyką, znajduje się na nim fryz z nazwami pięciu ksiąg Tory. W oknach z drewnianymi ramami imitującymi żeliwne umieszczono witraże z wrocławskiej pracowni Anny i Kajetana Stadtmüllerów. Z obu stron do Aron ha-kodesz prowadzą schodki, przy których prowadził modlitwy odłam liberalny Żydów. Żydzi ortodoksyjni prowadzili je z centrum synagogi, dlatego w latach 1928-29 wzniesiono na środku bimę, której miejsce wyznacza obecnie Gwiazda Dawida w posadzce. Poziom posadzki jest obniżony w stosunku do dziedzińca, co nawiązuje do Psalmu 130,1 „Z głębokości wołam do Ciebie, Panie”. W piwnicach utworzono salę warsztatową i kinową.
Warto zobaczyć także mykwę (łaźnię rytualną) powstałą w 1902 r. i odrestaurowaną w 2018 r. Rytualnej ablucji musiała dokonać kobieta po każdej miesiączce, narzeczona przed ślubem i osoba chcąca przejść na judaizm. U chasydów z kąpieli korzystają mężczyźni przed porannymi modlitwami. We wrocławskiej gminie żydowskiej ablucji dokonują także mężczyźni przed Nowym Rokiem i świętem Jom Kipur. Mykwa składa się z trzech pomieszczeń – garderoby, czterech kabin kąpielowych, gdzie można było się umyć przez ablucjami i naturalnie oświetlonego przez szklany dach głównego pomieszczenia. Umieszczono tu rezerwuar naturalnej wody (deszczówki) i dwa zbiorniki do zanurzeń, gdzie osoba kąpiąca się nie może dotykać żadnej ze ścian. Po remoncie do deszczówki dodaje się także wodę z kranów. W dawnej saunie urządzono salę dydaktyczną z interaktywnym ekranem prezentującym żydowskie święta i zwyczaje.
