Novo razdoblje povijesti splitskih židova nastupa početkom 16. stoljeća. Veliki požar 1506. godine u jugoistočnom dijelu grada teško je pogodio zajednicu Romaniota (potomaka židova iz rimskih vremena), koji tada napuštaju lokaciju u podrumima nekadašnjeg carskoga stana, te osnivaju novu židovsku četvrt u prostoru između željeznih vrata i sjeverozapadne kule Dioklecijanove palače.
Srednjovjekovnu kuću prislonjenu uz vanjsku stranu zapadnog zida Dioklecijanove palače preureduju u sinagogu na romaniotski način: u istočnom zidu (okrenutom Jeruzalemu) nalazio se aron hakodešili ehal (sveti ormar) s torama, a uz nasuprotni, zapadni zid postavljena je bima ili teva (podij s kojega se čita tora). Radi lakšeg praćenja službe koja se odvijala između ta dva pola, vjernici su sjedili u klupama koje su međusobno sučeljene i poredane oko središnje osi. Kasnije se napušta stan način odvijanja službe i postavlja pokretna bima u obliku drvenog stola ispred ehala, a I i se zadriažava tradicionalni raspored klupa.
Skučena sinagoga je 1728. godine proširena otvaranjem širokih lukova u zidu prema kud sa sjeverne strane, gdje se uređuje ograđeni prostor za žene koji u 19. stoljeću dobiva galeriju s posebnim ulazom. Sredinom 20. stolječra popravijena je velika šteta nastala 1942. godine. Značajna obnova konstrukcije, krova i interijera izvedena je 1996. godine, a 2014. godine obavljeni su značajni konzervatorski radovi na krovištu i pročeljima.
