La extremitatea estică a fostei Curţi Domneşti, în imediata apropiere a Liceului "Petru Rareş", se află Sinagoga de lemn, monument cu o istorie îndelungată şi pe alocuri controversată, mărturie a numeroasei comunităţi evreieşti care a existat în acest oraş încă din Evul Mediu.

Actuala construcţie s-a ridicat pe locul alteia mai vechi, în baza hrisovului din 19 iulie 1766 semnat de voievodul Grigore III Ghica. Vechea sinagogă a fost de piatră, dar de la începutul secolului al XVIII-lea nu s-a mai îngăduit decât ridicarea unor sinagogi de lemn, ceea ce explică şi materialul folosit la construirea acestui monument.

Faptul că Sinagoga se află atât de aproape de Biserica "Sf. Ioan", nerespectându-se tradiţionala distanţă de 150 de stânjeni (aproximativ 300 m) care trebuie s-o despartă de o biserică creştină, a fost explicat de regulă prin marea vechime a edificiului iniţial, care ar fi precedat construirea ansamblului arhitectural din epoca lui Ştefan cel Mare. Adepţii acestui punct de vedere pleacă de la premiza că nimeni nu ar fi îngăduit ridicarea unei sinagogi sub zidurile Curţii şi Bisericii Domneşti şi că aceasta deja exista în 1497-1499 când Ştefan cel Mare a construit Biserica şi turnul-clopotniţă, lăsând-o apoi pe vechiul amplasament. Se consideră că este vorba de o simplă nesocotire a regulilor tradiţionale, deoarece dacă s-ar fi avut în vedere stricta respectare a acestora, nimic nu l-ar fi împiedicat pe Ştefan cel Mare să dispună demolarea şi strămutarea sinagogii la o distanţă convenabilă. Nu trebuie să se uite că în vechiul cimitir evreiesc de pe muntele Pietricica, cele mai vechi pietre de mormânt datează din a doua jumătate a secolului al XVII-lea şi că Sinagoga se află pe pământ domnesc, comunitatea evreiască plătind o dare anuală (bezman) pentru folosirea acestuia. Foarte probabil că Vechea construcţie de piatră să se fi ridicat pe la mijlocul secolului al XVII-lea pe actualul amplasament, cu aprobare domnească, fără a se ţine seamă de respectarea distanţei prestabilite faţă de Biserica "Sf. Ioan" aşa cum a procedat de altfel şi Grigore III Ghica în 1766 când a încuviinţat actuala sinagogă de lemn.

Sinagoga din Piatra-Neamţ e construită din bârne groase învelite cu taban atât la interior cât şi la exterior. Temelia înaltă de piatră face ca intrarea în edificiu să se realizeze prin coborârea mai multor trepte, iar interiorul se prezintă ca o galerie închisă cu două etaje la nord şi un singur etaj la vest, unde e sinagoga femeilor, la sud aflându-se o altă galerie de mai mici dimensiuni destinată copiilor.

În peretele estic al sinagogii este aşezată Urna Sfântă, adevărată operă de artă executată în lemn sculptat şi dispusă în trei etaje, fiecare nivel fiind aşezat pe coloane rotunde acoperite cu bronz şi argint. Această urnă a fost lucrată în 1835 de Saraga Itchok ben Moische, dar în patrimoniul lăcaşului s-a mai păstrat şi o frumoasă perdea cu şapte triunghiuri şi o inscripţie în ebraică din care rezultă că a fost realizată în 1767, deci la numai un an de la construirea actualului edificiu.

Cupola şi pereţii laterali sunt părţile originale ale construcţiei. Altarul, suflat cu aur, are o vechime de 250 de ani. Sinagoga este legată de numele lui Baal Shemtov, întemeietorul hasidismului.