Первісна споруда міського арсеналу (Armarium seu armamentarium civil. Leopol), де тепер міститься Музей зброї, існувала на цьому місці вже 1430 р. У 1576 р. під східним міським муром було збудовано новий міський арсенал. У 1799–1800 рр. після знесення оборонних мурів з боку монастиря кармелітів на стіні арсеналу розміщено кам’яні герби м. Львова, Собеських та Яблоновських – королівських та гетманьських родин. Ліворуч – фрагмент Великої міської синагоги, збудованої 1801 р. на місці мурованої ґотичної (1555 р.). В синагозі, крім обов’язкових предметів релігійного призначення, було зібрано цінні мистецькі твори, перенесені зі старої синагоги.

У 1860–1910 рр. храм неодноразово реставрували. Восени 1943 р., разом із всіма єврейськими культовими спорудами Велика міська синагога була зруйнована німецькими окупантами.