Die Synagoge ist ein schlichter, durch kräftige Lisenen gegliederter Bruchsteinbau. Bemerkenswert sind die Okuli und die Rundbogenfenster. Die Synagoge wurde im Juli 1938 vor den Novemberpogromen im Jahr 1938 von der jüdischen Gemeinde Oerlinghausen verkauft und entging der Zerstörung durch die Nazis. Allerdings wurde nach dem Pogrom der Holzturm mit Kuppel und Davidstern entfernt. Die Synagogengemeinde Oerlinghausen wurde mit Beschluss des Gemeindetages vom 21. August 1938 zum September 1938 in die Detmolder Synagogengemeinde aufgenommen. Von der ehemaligen Synagogengemeinde Oerlinghausen wurden die Unterlagen erst zwischen September und dem 9. November 1938 an den lippischen Landesverband der Synagogengemeinden geschickt, so dass einige Oerlinghausener Unterlagen erhalten geblieben sind, zum Beispiel das Kassenbuch von 1866 bis 1938. Sie ist eine der wenigen alten Synagogen im Gebiet von Ostwestfalen-Lippe, die weitgehend originalgetreu erhalten geblieben sind. Die ehemalige Synagoge dient heute dem Oerlinghauser Kunstverein als Ausstellungsraum für zeitgenössische Malerei und Plastik. Im Jahr 1985 wurde das Gebäude umfassend renoviert, wobei es zum Verlust der Ornamente an den Fenstergewändern kam.