Podczas II wojny światowej Niemcy zdewastowali wnętrze synagogi i urządzili w niej magazyn amunicji. Po wkroczeniu do Oświęcimia wojsk sowieckich synagoga powróciła do swojej oryginalnej funkcji i służyła małej, lokalnej społeczności żydowskiej. Jednak do 1955 roku prawie wszyscy Żydzi oświęcimscy wyjechali z miasta, a bożnica pozostała opuszczona. Wówczas prawdopodobnie zostało wywiezione całe wyposażenie wnętrza. W 1977 roku budynek synagogi został przejęty przez Skarb Państwa i od tego czasu znajdowała się w nim m.in. hurtownia dywanów (1992–1997).
W marcu 1998 roku na mocy ustawy z 1997 roku o restytucji mienia żydowskiego, synagoga jako pierwszy obiekt żydowskiego kultu religijnego został zwrócony Gminie Wyznaniowej Żydowskiej w Bielsku-Białej i następnie w czerwcu 1998 roku przekazany Auschwitz Jewish Center Foundation. Dzięki fundacji od 8 listopada 1999 roku w budynku przeprowadzono gruntowny remont, który zakończył się 26 lipca 2000 roku. Dzięki niemu bożnica odzyskała swój dawny oryginalny wygląd.