Synagoga została zniszczona 16 maja 1943 r. po krwawym stłumieniu powstania w getcie warszawskim. O godzinie 20.15 została osobiście wysadzona w powietrze przez Jürgena Stroopa, co było symbolem ostatecznej likwidacji dzielnicy żydowskiej. Polecenie zniszczenia gmachu wydał Stroopowi Heinrich Himmler. Po zburzeniu Wielkiej Synagogi Stroop powiedział:

"Piękną klamrą oficjalnego zamknięcia Wielkiej Akcji było wysadzenie w powietrze Wielkiej Synagogi. Przygotowania trwały 10 dni. Synagoga była gmachem solidnie zbudowanym. Stąd, aby ją za jednym zamachem wysadzić w powietrze, należało przeprowadzić pracochłonne roboty saperskie i elektryczne. Ależ to był piękny widok! Z punktu widzenia malarskiego i teatralnego obraz fantastyczny. Oficer saperów wręczył mi aparat elektryczny, wywołujący detonację ładunków wybuchowych. Przedłużałem chwilę oczekiwania. Wreszcie krzyknąłem: Heil Hitler! – i nacisnąłem guzik. Ognisty wybuch uniósł się do chmur. Przeraźliwy huk. Bajeczna feeria kolorów. Niezapomniana alegoria triumfu nad żydostwem. Getto warszawskie skończyło swój żywot. Bo tak chciał Adolf Hitler i Heinrich Himmler"