A Sinagoga de Tomar é o único templo judaico proto-renascença existente actualmente no país. A sala destinada ao culto desenvolve-se num espaço de planta quadrada, com piso inferior ao do exterior, dividido em três naves de três tramos, apresentando uma tipologia semelhante à de outras sinagogas sefarditas quatrocentistas. O tecto, em abóbada de tijolo de arestas vivas, é suportado por quatro elegantes colunas, com capitéis de lavores geométricos e vegetalistas, e por mísulas embebidas nas paredes. A disposição destes elementos encerra um significado simbólico: as doze mísulas simbolizam as doze tribos de Israel, enquanto que as quatro colunas representam as quatro matriarcas – Sara, Rebeca, Lea e Raquel. Estas duas últimas matriarcas são as filhas gémeas de Labão, facto que explica a razão por que os capitéis são iguais em duas colunas e diferentes nas restantes. Para efeitos acústicos, encontram-se colocadas, embutidas na parede dos cantos, oito bilhas de barro viradas ao contrário, que comunicam com a sala através de orifícios. A porta virada para nascente, em arco quebrado, lanceolado do lado de fora, era a porta principal do templo. A entrada faz-se hoje por uma modesta porta de vão rectangular, voltada para norte. Este espaço apresenta algumas semelhanças com a cripta de D. Afonso, Conde de Ourém, na Igreja Matriz aquela cidade, nomeadamente no que respeita ao sistema acústico e ao tratamento do espaço interno. Depois de algumas escavações feitas no local, foi encontrada uma sala de planta rectangular, adossada ao edifício principal, destinada ao mikvah, o banho ritual de purificação das mulheres.
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O acervo do museu inclui livros e objectos da tradição e culto judaicos, sendo ainda exibidas algumas lápides provenientes de vários locais do país e que atestam a importância da cultura hebraica em Portugal. Desta colecção de lápides, há a destacar uma estela funerária proveniente de Faro, alusiva ao falecimento em 1315 de Rab Ioseph, judeu nabantino, e a lápide de 1308, que assinala a fundação da segunda sinagoga de Lisboa.
