Prví Židia v Leviciach sa spomínajú až na začiatku 18. storočia, aj keď ich prítomnosť môžeme predpokladať už skôr. V širšom regióne ich pramene uvádzajú už v polovici 14. storočia. Pobyt a usadzovanie Židov obmedzovali cisárske nariadenia od roku 1691, ktoré sa snažili ochrániť banské mestá a ich okolie od židovských obchodníkov. Od roku 1836 sa začali v Leviciach usadzovať Židia, ktorí sem prichádzali prevažne zo západného Slovenska. Náboženskú obec si vytvorili v roku 1840. Rok predtým (1839) sa v prameňoch spomína, že miestni Židia majú modlitebňu. Nebola to synagóga, len dom upravený na bohoslužobné účely.
Synagóga v roku 1843 má tvar dvojkrídlovej murovanej stavby v pôdorysnom tvare písmena L so severným a západným krídlom. Východne od nej stojí samostatný obdĺžnikový objekt, ktorý bol iba hospodárskou stavbou z dreva. Drevený objekt vytvára spolu s dvojkrídlovou murovanou stavbou dispozíciu pôdorysu tvaru písmena U. Jedno z dvoch murovaných krídel by mohlo byť spomínanou modlitebňou a druhé súkromnou školou, ktorej vznik sa datuje do roku 1840. Prvú synagógu si Židia postavili v roku 1853, resp. 1854 (údaje máme len z literatúry). 
Na mape z roku 1860 vidno rovnako ako na staršej mape trojkrídlovú stavbu, avšak tentoraz už sú všetky tri krídla murované.
Stavba vyplnila severný koniec pôvodnej dlhej parcely (parcel. č. 600) zovretej z oboch strán úzkymi komunikáciami (na východe to bola komunikácia na mieste pôvodného potoka). Vzniknutá synagóga musela byť súčasťou tejto zobrazenej trojkrídlovej architektúry. Naznačuje to prekvapujúci fakt, že prvá levická synagóga nebola solitérnou stavbou, ako jej dodnes jestvujúca nástupkyňa, ale bola stavebne spojená s ďalšími dvoma s ňou funkčne súvisiacimi stavbami. Dá sa predpokladať, že v trojkrídlovej dispozícii mimo novej synagógy prežívala súkromná škola, ktorá sa stala verejnou v roku 1854, teda súčasne s výstavbou prvej synagógy. Voči mape z roku 1843 pribudlo východné murované krídlo, ktoré nahradilo drevenú stavbu. Jeho funkciu nemáme doloženú, možno ho hypoteticky stotožniť s rituálnym kúpeľom, ktorý rovnako ako obe vyššie spomenuté stavby mal vzniknúť v roku 1854.
V polovici 19. storočia žilo v Leviciach okolo 160 Židov. Pri zvyšujúcom sa počte členov židovskej náboženskej obce (v roku 1880 ich bolo 903) synagóga nevyhovovala, a preto sa v roku 1883 rozhodli postaviť novú, väčšiu, ktorá stojí dodnes. Nová synagóga mala 400 miest na sedenie.
Archív levickej židovskej náboženskej obce bol krátko pred oslobodením mesta zničený, no zaujímavé údaje o stavbe novej synagógy nám okrem čerstvo objavenej zakladacej listiny a miestneho týždenníka Bars poskytujú spisy pozemkovej knihy Okresného súdu v Leviciach. Dozvedáme sa z nich, že na stavbu novej synagógy si musela obec vziať pôžičku. Pravdepodobne preto, a tiež kvôli výške nákladov nesúhlasili so stavbou všetci predstavitelia obce (medzi nimi napríklad aj pokladník Móric Ehrenfeld). Predbežný rozpočet bol 15 000 zlatých a spolu so zariadením 22 000.
Popri dokumentoch o pôžičke sa zachovali aj odpisy zápisníc zo zasadnutí vedenia židovskej náboženskej obce. O stavbe nového kostola a školy s bytom školníka rozhodli 4. februára 1883.
Náboženská obec mala len časť sumy, niečo získali zbierkou, ale chýbalo im 9 350 zlatých, ktoré chceli vykryť „dobrovoľnou pôžičkou" od niektorých členov obce. Druhou možnosťou, ktorou si nakoniec chýbajúce financie zabezpečili, bola pôžička z banky, za ktorú obec ručila svojím majetkom.7 Zo zápisnice vyplýva, že židovská náboženská obec musela rozhodovať o každom halieri použitom na financovanie novostavby; rozhodovali sa tiež, či kúpia nové lavice, alebo si nechajú staré. V synagóge existoval akýsi „zasadací poriadok", jednotliví členovia obce mali kúpenú svoju stoličku - miesto na sedenie. Po postavení novej synagógy boli miesta na sedenie dané do dražby. Stoličky boli v piatich triedach, najlepšia 1. triedy stála 5 zlatých. Peniaze za prepis starých miest do novej synagógy išli do pokladnice židovskej náboženskej obce. Pôžičky sa im podarilo splatiť do roka. Peniaze do pokladnice náboženskej obce plynuli z rôznych platieb, napríklad pri sobášoch (v novej synagóge) pri celkovom osvetlení sa platilo 20 zlatých, pri čiastočnom, len pred archou zmluvy 5 zlatých, pri polovičnom osvetlení chrámu 10 zlatých. Chudobní za osvetlenie pri arche zmluvy platiť nemuseli. Všetci členovia židovskej náboženskej obce, ktorí chceli uzavrieť manželstvo mimo Levíc, boli povinní zaplatiť 2-6 zlatých.
Dnešnú synagógu už zobrazuje mapa z roku 1889. Vznikla ako samostatná stavba, ktorá svojím pôdorysom nahradila celý pôvodný trojkrídlový objekt. Tým sa potvrdil aj údaj z literatúry, podľa ktorého mala byť nová synagóga oveľa väčšou stavbou ako jej predchodkyňa. Zostávajúca plocha pôvodnej dlhej parcely (parcelné číslo 600) získala nové číslo (parcelné číslo 432) a postavili na nej, juhovýchodne od synagógy, samostatný murovaný objekt, ktorý by mohol byť novou školou. Pôvodnú školu totiž zbúrali, aby získali plochu na novostavbu dnešnej budovy synagógy.
Ako vyplýva z článku z týždenníka Bars z 29. apríla 1883, ako aj zo samotnej zakladacej listina autorom synagógy je staviteľ Gustáv Šišák z Kalnej nad Hronom, ktorý ju postavil podľa svojho vlastného vkusného plánu. Autor článku predpokladal, že stavba bude dokončená do jesene toho roku. O postupe stavebných prác na synagóge sa dozvedáme z krátkej správy v týždenníku Bars zo 16. septembra 1883.
Synagóga bola vybudovaná ako obdĺžniková stavba so stenami v tom čase rytmizovanými iba plochými pilastrami a ešte bez bočných rizalitov. Jej interiér dodnes tvorí loď so ženskými tribúnami, ktoré ju obiehajú. Loď prekrýva korýtková klenba, ktorej nábehy spočívajú na prekladoch nesených liatinovými stĺpmi podopierajúcimi tribúny. Hlavným portálom v severnej stene sa vstupuje cez plochostropú predsieň do lode. Podľa tradičného usporiadania bolo uprostred synagógy vyvýšené miesto, ktoré sa nazýva bíma (pódium). V levickej synagóge boli dve bímy, jedna uprostred a druhá pri svätostánku.
Zo skromne zachovanej slohovej výzdoby je dodnes najvýznamnejšou nástenná výmaľba pochádzajúca z dvoch slohový ch etáp. V celistvom stave a bez premalieb sa nachádza iba pôvodná výmaľba klenby z roku 1883 s bohatým historizujúcim aparátom obsahujúcim geometrické a štylizované rastlinné motívy. Jej autormi boli levický maliar Karl Trommersdorff a Ferdinand Relstscha (pomocný maliar) z Nitry. Ich mená aj s dátumom ukončenia prác na výzdobe (30.8.1883) sa našli počas reštaurovania na klenbe. Bez zásahov sa popri klenbe zachovalo už len torzo výmaľby na strednej ploche čelnej - južnej steny okolo oltárneho výklenku vďaka tomu, že ju neskôr prekryla nová, oveľa väčšia oltárna skriňa.
Plochy pozdĺžnych stien synagógy vo výškovej úrovni empor mali na sivom nátere pasívnej plochy vyhotovený motív hustých fliačikov v dvojfarebnej kombinácii (červenej a okrovej). Sokel tvoril sivý pruh, vysoký 30 cm. Výzdoba prízemnej časti stien „fliačikovým " dekorom bola identická s emporami, avšak sokel vysoký až 110 cm bol v prízemí riešený honosne, v tvarovej aj farebnej bohatosti. Na jasnočervenom podklade sa vynímali ležaté obdĺžnikové zrkadlá v hnedej farbe, olemované olivovozelenou páskou. V osi dĺžky stien synagógy vytvorili medzi zrkadlami motív kruhu, v ktorom bola na olivovozelenom nátere čiernou linkou zobrazená šesťcípa hviezda. Dolnú časť omietky nedávno v celom rozsahu synagógy odstránili, takže riešenie dolného okraja sokla nie je známe.
Odlišne od pozdĺžnych stien boli riešené štítové steny. Motívy horných častí oboch štítových stien sú v plochách vymedzených čelami klenby navzájom identické a prechádzajú na ne motívy z klenby. Výzdobu na stenách možno rozdeliť na imitáciu architektonických článkov ako perlovec, morská vlna, zuborez a na imitáciu tkaniny pozostávajúcej z povrazca so strapcami, ktoré voľne prevísajú nadol. Zatiaľ čo na južnej stene prečnievajú na podklad tvorený iluzívnou látkou s ornamentálnym vzorom v bohatej a žiarivej farebnosti, severná stena je pokrytá iba jednoduchým motívom „fliačikového" dekoru, zhodným s pozdĺžnymi stenami synagógy. Bohatá výmaľba južnej steny súvisela s potrebou zvýrazniť prítomnosť svätej skrine. Výzdoba pokrývala stenu okolo výklenku so svätou skriňou v šírke vymedzenej emporami a po celej výške - od podlahy lode po úroveň nábehov klenby.
Ako ukázal reštaurátorský výskum, pri mladších stavebných úpravách prekryli náterom výzdobu všetkých stien s výnimkou klenby lode, a ako už bolo spomenuté s výnimkou centrálnej plochy južnej steny. okami s rozmermi 168 x 160 cm.
Podobne ako pri pôvodnej výmaľbe, aj v tejto vrstve sa sokel prízemia líšil od sokla empor. Zatiaľ čo na emporách bol sokel opäť iba jednoduchým monochrómnym nízkym pásom, na prízemí soklovú plochu členil motív zrkadiel v trojfarebnej kombinácii.
Na pozdĺžnych stenách objektu sa uplatnili po tri obdĺžnikové zrkadlá s motívom mramorovania. Podobne ako v predošlej etape, aj v tomto prípade bola samostatne riešená južná stena, ktorá tvorila pozadie významnému artefaktu synagógy - svätej skrini. 
Podobne ako primárna, aj dodatočná výmaľba bola charakteristická „fliačikovým" dekorom, avšak v odlišnej farebnej kombinácii. Na celoplošnom nátere farby slonovej kosti husto aplikovali drobné okrové škvrnky. Na „fliačikový" podklad namaľovali tmavohnedými tenkými linkami pravouhlú sieť s veľkými obdĺžnikmi.
V tomto čase nahradili pôvodnú skriňu umiestnenú v malom výklenku novou, ktorá síce nevyžadovala veľké úpravy niky (na obe strany bola rovnomerne rozšírená približne o 100 cm), avšak obsahovala vysoké a široké architektonické súčasti, ktoré prekryli pôvodnú výmaľbu steny vo veľkom rozsahu, v pruhu siahajúcom od podlahy až po nábeh klenby. Okolo novej architektúry vznikla aj nová výmaľba. V hornej časti steny (od podlahy empor po úroveň nábehov klenby) vytvorili prepis pôvodného ornamentálneho vzoru iluzívnej tkaniny, avšak v tlmenejšej farebnosti. Od podlahy prízemia po úroveň podlahy empor vznikol nový motív tkaniny, ktorým prekryli pôvodný. 
V rokoch 2011 - 2012 prebehla úplná rekonštrukcia Synagógy. Pri rekonštrukčných prácach bola nájdená zakladacia listina, ktorá je vystavená v priestoroch Synagógy.
Novú výzdobu Synagógy tvorí horizontálny fialový pás s trojicou šesťcípych hviezd umiestnených vedľa seba, zobrazených bronzovými linkami. Dolný okraj pásu lemuje iluzívna tyč, z ktorej prevísajú nadol strapce. Strapce siahajú po tehlovočervenú plochu posiatu drobnými plošnými šesťcípymi hviezdami. Dodatočnú výmaľbu synagógy možno spájať so zmienkami o úpravách v roku 1902, ktoré realizoval levický architekt a staviteľ Rudolf Czibulka.
Pri príležitosti čiastkového pamiatkového prieskumu sa podarilo spresniť aj niektoré dodatočné úpravy architektúry. Do pôvodného stavu synagógy zasiahla výstavba bočných schodiskových rizalitov. Pritom boli upravené aj tvary schodísk a zmenená bola orientácia ramien. V tomto období ku každej z bočných stien pristavili dvojicu operákov v polohách pôvodných plochých pilastrov, ktoré výrazne predstupovali pred fasádu. Výraz rizalitov a operákov zodpovedá predpokladanej realizácii týchto úprav v roku 1902.
V roku 1934 začali v tesnej blízkosti synagógy stavať modernú budovu školy podľa funkcionalistického projektu architekta Jacquesa Oblatta, ktorý pôsobil v Nitre. Synagóga bola v máji 1944 súčasťou geta - vymedzeného priestoru pre Židov sústredených pred deportáciou. Paradoxne sa jeho súčasťou stala tiež budova katolíckeho sirotinca Štefánia, stojaca vedľa synagógy.
Tragické obdobie druhej svetovej vojny a holokaust prežila len časť členov levickej židovskej náboženskej obce. Po vojne obnovili svoju činnosť a synagóga slúžila svojmu účelu až do roku 1967, keď sa z nej stal sklad nábytku. Zväz židovských náboženských obcí ju predal štátu. Potom obec užívala malú modlitebňu na bývalej Zámočníckej ulici, ktorú neskôr asanovali. Od roku 1991 je pôvodná synagóga vo vlastníctve mesta.
Adresa: Ul. Kálmána Kittenbergera č. 1 Levice
