W 1872 roku powstała majestatyczna Nowa Synagoga przy ulicy Podwale, do której przenieśli się liberalni Żydzi, Synagogę pod Białym Bocianem przejęli zaś Żydzi konserwatywni. Religijne wymogi rozdzielenia płci podczas nabożeństw zakłóciły harmonijną kompozycję budowli przez dodanie trzech zewnętrznych klatek schodowych, prowadzących na galerie dla kobiet. Przebudowa dokonana przez Paula i Richarda Erlichów w 1905 roku zostawiła po sobie żelbetowe, neoromańskie galerie dla kobiet. Znaczne i radykalne unowocześnienie synagogi nastąpiło w setną rocznicę jej istnienia.

Podczas „nocy kryształowej” z 9 na 10 listopada 1938 r. bojówki hitlerowskie zdewastowały wnętrze synagogi. Jednak ze względu na bliskie sąsiedztwo innych budynków ominął ją los Nowej Synagogi, która została doszczętnie spalona. Świątynia służyła jako miejsce modlitwy Żydom konserwatywnym i liberalnym aż do czasu ich aresztowania. W 1943 roku hitlerowcy przerobili wnętrze synagogi na warsztat samochodowy oraz magazyny zrabowanego mienia żydowskiego

Część oryginalnego wyposażenia świątyni uległa wówczas zniszczeniu. Dziedziniec synagogi stał się Umschlagplatzem, miejscem zbiórek deportowanych do obozów zagłady Żydów. Niemieccy Żydzi Wrocławia zniknęli z miasta. Około połowie z nich udało się uciec przed aresztowaniami, a pozostała część została wymordowana w obozach koncentracyjnych.

W 1974 roku synagoga została przejęta przez Skarb Państwa i przekazana Uniwersytetowi Wrocławskiemu. W jej wnętrzu miała powstać biblioteka oraz czytelnie.

Rozpoczęte w 1976 roku, a wkrótce zarzucone prace adaptacyjne doprowadziły jedynie do jeszcze większej dewastacji budynku. Zakupiona w 1984 roku przez Centrum Kultury i Sztuki, stała się przez kilka lat miejscem występów artystycznych. Dalsze zniszczenia – głównie w efekcie dwóch pożarów – doprowadziły do kolejnej zmiany właściciela. Została nim w 1989 roku wrocławska Akademia Muzyczna, planując budowę sali koncertowej. Po zdjęciu dachu zaprzestano jednak jakichkolwiek robót, a pozostawiona na pastwę losu świątynia popadła w ostateczną ruinę. Kolejny od 1992 roku prywatny właściciel przyczynił się jeszcze bardziej do pogorszenia stanu budynku.

Mimo zmian politycznych w 1989 roku i życzliwości nowych, demokratycznych lokalnych i krajowych władz, minęło jeszcze kilka lat, zanim Synagoga pod Białym Bocianem wróciła do prawowitego właściciela — wrocławskiej społeczności żydowskiej. Henryk Kardynał Gulbinowicz, arcybiskup senior Wrocławia, przekonał Ministerstwo Kultury i Dziedzictwa Narodowego do wykupienia synagogi, która 10 kwietnia 1996 roku została przekazana odrodzonejGminie Wyznaniowej Żydowskiej we Wrocławiu.