מבנה בית הכנסת הגדול נבנה בשנים 1936-1940 על אדמת הח'אן ההיסטורי. המבנה שהוקם הוא אחד מבתי הכנסת המרשימים הגדולים והמקוריים, אשר הוקמו בארץ בשנות ה – 30. הארכיטקטורה משלבת מסורת דתית עם שפה אדריכלית מקורית וחדשנית

מבנה בית הכנסת הגדול נבנה בשנים 1936-1940 על אדמת הח'אן ההיסטורי. בבואו לנמק את בחירתו במיקום זה , ציין ועד המושבה את הדברים הבאים - " מתיישבי חדרה מצאו בחצר הח'אן כמה סיבות טובות לבנות שם בית כנסת. הגבעה הגבוהה במושבה קודשה בדם המתיישבים הראשונים מחלוצי חדרה; פה שמרו על רכושם ונפשם , קדחו בקדחת , מתו ונפלו קורבנות. ועד המושבה חייב לשמור על מקום זה מכל משמר שישמש לבית נכאות שתלמידים והדורות הבאים ילמדו ממנו את פרק חדרה " ( עיתון "דבר" 21.8.1935 מתוך "חדרה מאה שנה ועוד . . . " – מוזיאון הח'אן הוצאת אריאל ירושלים – עמ' 78 ). 

המבנה תוכנן על ידי האדריכלית יהודית שטולצר-סגל. התוכנית נבחרה מתוך 41 הצעות תכנוניות של אדריכלים אשר הוגשו לועד המושבה. לטובת הקמתו , נהרס חלק ממבנה הח'אן ההסטורי . 

הנחת אבן הפינה להקמת בית הכנסת , התרחשה ב – 1936 יחד עם סלילת כביש ברחוב הגיבורים. המבנה שהוקם הוא אחד מבתי הכנסת המרשימים הגדולים והמקוריים,  אשר הוקמו בארץ בשנות ה – 30. הארכיטקטורה משלבת מסורת דתית עם שפה אדריכלית מקורית וחדשנית. בולטים במבנה אלמנטים דמויי מבצר – חרכי ירי , ומגדל תצפית , אשר אמור היה להגן על תושבי חדרה במקרה של התקפה ערבית. ההשראה לקשתות המבנה נלקחה מהח'אן וממבנים חקלאיים בחדרה.  בית הכנסת נחנך ב – 1941 בשנת היובל להווסדה של חדרה.