Der Bau wurde von der adeligen Ortsherrschaft genehmigt, die dafür ein Grundstück „auf einem freiherrlich Racknizischen condominal herrschaft zinsbaren Garten Plaz“ zur Verfügung stellte. Trotz dieser Erlaubnis protestierten die christlichen Nachbarn gegen das Vorhaben, da sie sich durch den „täglichen Gesang der Juden“ gestört fühlten. Sie bezeichneten den Gesang des Vorsängers respektlos als „Geplärr“.
Bereits um 1600 hatte es in Heinsheim einen Betsaal oder eine Synagoge gegeben, und ab 1738 wurde in einem von Mayer Joseph erworbenen Haus ein Gebetsraum genutzt.
Bis zum Beginn der NS-Zeit war die Zahl der jüdischen Einwohner in Heinsheim jedoch stark gesunken. Am 8. November 1937 wurde die jüdische Gemeinde offiziell aufgelöst. Die Synagoge wurde am 17. Januar 1938 an den örtlichen Landwirt August Kühner verkauft. Kühner war den letzten verbliebenen Jüdinnen und Juden wohlgesonnen und hatte ihnen bis zuletzt Lebensmittel abgegeben.
In der Pogromnacht von November 1938 wurden fünf jüdische Wohnungen geplündert und zerstört. Die Synagoge selbst blieb jedoch unversehrt. Dies war nicht dem Umstand geschuldet, dass das Gebäude inzwischen einem Nichtjuden gehörte, sondern einem Mann, der sich weigerte, die Aufforderung auszuführen, das Gebäude mit dem bereitgestellten Benzin in Brand zu setzen.
Seit 1796 diente das Gebäude, äußerlich kaum verändert, als Schlosserwerkstatt. Über dem Eingang erinnert ein Hochzeitsstein mit dem Davidstern und den hebräischen Buchstaben מ und ט für „masel tov“ sowie einem Zitat aus Jeremia 33,11. 2013 erwarb der Freundeskreis Ehemalige Synagoge Heinsheim das Haus und restaurierte es bis 2021. Auch die Fundstücke aus der Heinsheimer Genisa, einem Aufbewahrungsort für heilige Schriften, kehrten zurück. Heute ist die ehemalige Synagoge ein Haus der Begegnung unter dem Motto „Erinnerung | Dialog | Kultur“ und bietet Tora-Lernkreise, Vorträge, Lesungen, Konzerte, Ausstellungen sowie Führungen, die auch zum jüdischen Verbandsfriedhof führen.
