Die Synagoge wurde am 28. November 1851 mit einem Festprogramm von der ganzen Gemeinde Affaltrach sowie zahlreichen Gästen aus dem kirchlichen und öffentlichen Leben eingeweiht. Sie ist eine der wenigen Synagogen, die alle Räume, die für das kultische wie das tägliche Leben einer jüdischen Gemeinde wichtig sind, in einem Gebäude vereinte: Gottesdienstraum (Betsaal) mit Frauenempore, Schulzimmer, Sitzungszimmer, rituelles Tauchbad und Lehrerwohnung mit koscherer Küche.
In der Reichspogromnacht vom 9. auf den 10. November 1938 schändeten und verwüsteten auswärtige Abordnungen von SA und NSDAP die Einrichtung des Betsaals; gleichzeitig wurde das Mobiliar der beiden Räume im Erdgeschoss, in denen die jüdische Familie Bogdanow wohnte, völlig zerstört.
Heute gehört das Gebäude dem Landkreis Heilbronn. Er hat das zweckentfremdete Haus 1986 von der Gemeinde Obersulm übernommen, vor dem Verfall bewahrt und nach den alten Plänen wiederhergestellt. Der Freundeskreis ehemalige Synagoge Affaltrach e. V. ist für die Bildungsarbeit, Führungen und die Veranstaltungen im Museum sowie über den jüdischen Friedhof Affaltrach zuständig. Die Betreuungskosten für den laufenden Unterhalt trägt die Gemeinde Obersulm.
