Bereits für das 16. Jahrhundert sind erste jüdische Einwohner für Werne belegt. Doch erst 300 Jahre später bekamen sie ein eigenes Gotteshaus. Quellen sprechen sowohl von einem Stein- als auch von einem Fachwerkbau.
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde den Juden in Werne erlaubt, eine Synagoge zu errichten, die 1816 erstmals erwähnt wurde. So wird berichtet: „Die hiesige Sinagoge ist neu erbaut, und in gutem Zustande und im Eigenthum der sämtlichen Judenschaft.“
Die Sitzplätze in der Synagoge waren – wie in jüdischen Gotteshäusern üblich – streng nach Geschlechtern getrennt. So gab es vermutlich einen Bereich mit acht Sitzbänken für Frauen, die insgesamt neun Bänke für die Männer befanden sich rechts und links des Eingangs sowie in der Raummitte. Eine Empore für die Frauen gab es aus Platzgründen nicht. Im Osten des Gebäudes hing das Ewige Licht, der Thoraschrein sowie ein Bet- und Lesepult befanden sich davor.
Seit Mitte des 19. Jahrhunderts hatten preußische Juden das Recht, eigene Synagogenbezirke zu bilden und diese selbst zu verwalten. Werne, die Stadt mit den meisten jüdischen Einwohnern im Kreis Lüdinghausen, gründete 1848 einen Synagogenbezirk, zu dem unter anderem die Stadt Werne und die Ortschaft Herbern gehörten. Bis heute erhalten hat sich ein Statut aus dem Jahre 1856, das die Vorstandswahlen und das kulturelle Gemeindeleben genau regelt.
Wie in allen Gebieten des Deutschen Reichs waren auch die Werner Juden während der Reichspogromnacht vom 9. auf den 10. November 1938 starken Gewalttätigkeiten ausgesetzt und die Synagoge wurde verwüstet:
SS-Angehörige sowie etwa 100 Werner Bürger zerschlugen die Inneneinrichtung der Synagoge, das Dach wurde abgebrochen und es bestand der Vorsatz, das Gebäude in Brand zu stecken. Dies sei nur durch Feuerwehrleute verhindert worden vor einem Übergreifen der Flammen auf die angrenzenden Gebäude warnten. Bis heute ist nicht klar, ob nicht eventuell am Gebäude Feuer gelegt wurde, das schnell von der Feuerwehr gelöscht wurde.
Die jüdischen Männer Wernes wurden auf den Marktplatz gezwungen, dort misshandelt und anschließend in die Synagoge gebracht. Dort wollte man sie zwingen, die Thorarolle zu bespucken und zu treten, jedoch wehrten sich alle dagegen. Der Fleischereibesitzer Albert Heimann konnte die Thorarolle schließlich in Sicherheit bringen. Bei seiner Flucht aus Deutschland nahm er sie mit in die USA und vermachte sie dort der deutsch-jüdischen Gemeinde „Hebrew Tabernacle“ in New York, wo sie sich bis heute bewahrt wird.
Das Gebäude der Werner Synagoge wurde 1939 von einem Gastwirt gekauft, der ihre Überreste Anfang 1940 abreißen ließ.