Eine Untersuchung der historischen Putze ergab, dass die Innenwände mit einem hellgrauen Mörtel in zwei Schichten verputzt waren. Der Grundanstrich auf der Mörteloberfläche erfolgte in hellem Grau mit kühlem Tonwert. Um die Fensterlaibungen und die Thora-Nische wurde auf dem Grundanstrich ein malerisch gestalteter Streifen aufgetragen, der mit einem ca. 22 mm schmalen Band in rötlichem Dunkelbraun abschloss. Die Flächen innerhalb dieser Rahmen waren mit arabeskenförmigem Schablonendekor in dunklem Ocker verziert. [Anm. 3]

Im Juni 1858 wurde das Synagogengebäude unter Anteilnahme sowohl Sobernheimer Stadtvertreter als auch der Bevölkerung eingeweiht. [Anm. 4]

Die Innengestaltung in der nun beginnenden letzten Phase ist noch genau rekonstruierbar. Nach jüdischem Brauch war in der Ostwand unter dem Rundfenster, dem sogenannten Auge Gottes, in einer Wandnische der Thora-Schrein eingebaut. In diesem wurden die Kultgeräte, insbesondere sechs Thora-Rollen aufbewahrt.

Der hölzerne Schrein war von den zwei Gesetzestafeln bekrönt und von einem Thora-Vorhang aus purpurfarbenem Samt verdeckt. Vor dem Thora-Schrein stand auf einem Podest ein Vorlesepult, dessen Decke in Stoff und Farbe denen des Thora-Vorhangs entsprach. Über dem Vorlesepult leuchtete das an der Decke befestigte sogenannte Ewige Licht in der traditionell roten Farbe. Links vom Schrein stand ein siebenarmiger Leuchter.

Im Mittelgang verlief vom Vorlesepult bis zum Portal ein roter Läufer, der die Bänke der Erwachsenen in zwei Hälften teilte. Auf beiden Seiten standen acht Bankreihen mit je sechs Klappsitzen und je zwei Pulten für die Gebetbücher. Die Sitzplätze auf der (linken) Nordseite waren den Männern vorbehalten. Auf der Südseite nahmen die Frauen Platz. Sie mussten sich nicht – wie in orthodoxen Gemeinden üblich – auf die Empore zurückziehen. Die Empore auf der Westseite bot Platz für ein (nur in liberalen Gemeinden geduldetes) Harmonium und den Chor.

In der Westwand unter der Empore waren auf beiden Seiten unter den Fenstern Wandschränke eingebaut, in denen die Gebetsutensilien wie Kippa (Kopfbedeckung), Tallit (Gebetsschal) und Tefillin (Gebetsriemen) untergebracht werden konnten. Beleuchtet wurde der Sakralraum von einem im Zentrum von der Decke hängenden sechsarmigen Leuchter und Wandleuchten, die in Kopfhöhe zwischen den Fenstern angebracht waren. [Anm. 7]

Auf Initiative eines Fördervereins wurde das Gebäude im Jahre 1982 unter Denkmalschutz gestellt, 2001 von der Stadt gekauft und in den Jahren 2008 bis 2010 von Grund auf restauriert. Zur Einweihung im Mai 2010 übergab die jüdische Gemeinde Bad Kreuznach den Thora-Vorhang und die Decke des Vorlesepultes, welche nach dem Weltkrieg in deren Besitz gelangten, zur Aufbewahrung an ihrem Sobernheimer Ursprungsort.

Die sechs Thora-Rollen waren dem 1945 nach Sobernheim zurückgekehrten einstigen Gemeindevorsitzenden Alfred Marum übergeben worden. Dieser überließ zwei von ihnen einer französisch-jüdischen Militärgemeinde. Die übrigen nahm er mit in seine neue Heimat (Andover, USA). Eine davon brachte seine Enkeltochter Kathrin Krakauer-Withe zur Einweihung des restaurierten Synagogengebäudes nach Bad Sobernheim zurück.

Zusammen mit weiteren Erinnerungsstücken werden die Kultgegenstände in der ehemaligen Thora-Nische aufbewahrt.