En 1260, la comunidad judía de Toledo obtuvo un permiso extraordinario del rey Alfonso X para reconstruir "la mayor y más hermosa sinagoga de España", siendo esto opuesto a una bula del papa Inocencio IV.[1]​ El edificio fue erigido en territorio cristiano (Reino de Castilla) por constructores musulmanes y tuvo como comitente y financista a la comunidad judía de Toledo, representada por Yosef ben Shoshan.[2]​ Una vez acabado, el edificio fue denominado "Sinagoga Mayor" pues era el principal centro de culto hebreo en Toledo. Ya desde sus inicios, ese templo formaba parte de las diez sinagogas toledanas consideras por Yehuda ben Shlomo al-Jarizi en sus escritos del siglo XII:

Durante años los hebreos acudieron a la Sinagoga Mayor para orar y estudiar el Torá, mas esto fue interrumpido por el asalto al barrio judío en 1355 y matanzas en 1391, ocasionados por los incendiarios discursos de Ferrán Martínez, Arcediano de Écija. En el contexto de la campaña de predicación de San Vicente Ferrer el edificio fue convertido en iglesia de la Orden de Calatrava bajo la advocación de la Virgen en 1411 y, desde entonces, se lo denominó "Iglesia de Santa María la Blanca". En 1550, el cardenal Siliceo la transformó en un beaterio para mujeres públicas arrepentidas. De entonces data el retablo de la escuela de Berruguete, obra de Juan Bautista Vázquez el Viejo y Nicolás Vergara el Viejo. Las transformaciones en la cabecera del edificio son de esta época y estuvieron a cargo del arquitecto Alonso de Covarrubias. Entre 1600 y 1701 el edificio permaneció desocupado. Durante el siglo XVIII fue cuartel de las tropas de la guarnición de Toledo. Con la invasión napoleónica de principios del siglo XIX fue convertido en depósito. A mediados del mismo siglo se lo declaró monumento nacional y, tras la guerra civil española, un real decreto del gobierno lo cedió a la Iglesia católica. Con todo, no es para nada inusual referirse a dicho edificio como la "Sinagoga de Santa María la Blanca". [4]​ [5]​