מכלול בית הכנסת נידון כבר בהרחבה על ידי גוטמן ואחרים. נציין כאן רק את עיקרי הדברים מבלי להכנס לדיון מעמיק בנושא בתי כנסת קדומים.

בנייתו על המדרון התלול הייתה משימה הנדסית מורכבת, שחייבה חציבה במדרון, מלוי במורד ופילוס. בבורות בדיקה מתחת לרצפת האולם נמצאו שרידי קירות, שייתכן והיוו קירות תמך למסד כולו. הבניין מלבני (מידותיו החיצוניות 21.5X 17.5 מ' ומידות הפנימיות 19.7X15.3 מ') ובו אולם מוקף ארבעה טורי עמודים, ששרדו רק בחלקם. בפינות ניצבו עמודים בעלי חתך דמוי לב, ששניים מהם שרדו באתרם עד לגובה החוליה הראשונה. מרבית הכותרות שהתגלו הן מן הסדר הדורי, אך נמצאו גם כותרות של הסדר היוני, בסיסים אטיים וחוליות של גזעי העמודים. מסביב לעמודים היו טורים של חמישה ספסלים עשויים גזית ומעליהם עזרות רחבות עד לקירות האולם.
ניכר אי-דיוק ושוני בדרכי העיבוד והעיטור של הכותרות והבסיסים, עדות לרמה של סתתי האבן, שהיו כנראה מקומיים. מעניין לציין כי הכותרות היוניות שנמצאו בבית הכנסת בגמלא זהות בכל לכותרותיהם של עמודי בתי הכנסת מימי התלמוד שנמצאו בגולן, המאוחרים ממנו ב- 500 שנה לערך! קירות הבניין עשויים אבני בזלת מהוקצעות ברמה טובה למדי, וחזיתו עשויה אמנם אבנים גדולות במיוחד, אך פרט למזוזות ולסף הפתח המרכזי, הן אינן מוחלקות ושומרות על חזית צנועה. בחזית זו קבועים פתח מרכזי רחב הנפתח אל האולם ופתח צדדי בצפון, הנפתח אל הרחבה מעל הספסלים בצד זה.

לצערנו, פרטים רבים אודות הבניין לא ייודעו כנראה לעולם. אין לנו מידע ודאי על פתח שלישי בחזית הבניין בצד דרום, אותו ניתן אולי לשחזר על סמך שיקולי סימטריה בלבד. נמצא שבר משקוף מעוטר בוורדה (רוזטה), שמאיכות העיבוד אפשר להסיק כי היה קבוע מעל פתח צדדי.

בעבודות שימור ושחזור שבוצעו לאחרונה תוקנה טעות 'היסטורית' שנבעה מעבודות שימור שנעשו בראשית שנות ה-80: קיר החזית של בית הכנסת לא שוחזר בזמנו עד למלוא ארכו וחדר שירות קטן הצמוד לפינה הדרום-מערבית 'צורף' לאולם בית הכנסת והופיע בתכניות שפורסמו כחלק מן האולם.

על רצפת האולם, בשולי הספסלים ישנה רצועת ריצוף ברוחב אחיד של כמטר אחד (למעט צד מזרח) העשוייה אבני בזלת, ששימשה גם כמסד לעמודים. מרכז האולם מחולק על ידי רצועה נוספת של ריצוף אבן לשני חלקים לא שווים.  ריצוף זו שימש כמסד לטור עמודים חמישי, שחצה את האולם לרוחבו. עובי אבני ריצוף אלה כ- 30 ס"מ. בדיקה שנערכה במספר מקומות באולם העלתה כי מתחת לפני הרצפה ישנו מלוי אחיד של נתזי בזלת, כנראה פסולת מסיתות אבני הבניין, המתחיל כבר כ- 5–10 ס"ממתחת לפני הרצפה. דבר זה מעיד כי לא היה ריצוף בכל האולם וכי על רובד פסולת הסיתות הונח רובד עפר כבוש ועליו הונחו, כנראה, מחצלות. תקרת בית הכנסת הייתה עשויה ככל הנראה ענפים, קנים, עפר וטיח שהונחו על גבי מסבך עץ, שכן לא נמצאו רעפים ולא פריטים ארכיטקטוניים דמויי ארכיטרב, אלא רק אבני זיז שהיו קבועות בקירות ונשאו את המסבך של הגג. בגלל המפתח הרחב שבין טורי העמודים (7.20 מ') הם נזקקו לקורות עץ ארוכות במיוחד לשם קירוי הבניין.

לאור הנתונים שנאספו, אנו מציעים שחזור הכולל שתי שורות עמודים מן הסדר הדורי (ללא בסיס) לאורך הצלעות הארוכות של הבניין (הצפונית והדרומית) המסתיימות בעמודים בעלי חתך דמוי לב. בשלושת טורי הרוחב (בין העמודים הדוריים) ניצבו שלשה זוגות של עמודים מן הסדר היוני. מאחר והמערך היוני גבוה מן המערך הדורי, מתקבל בניין בעל שתי סיטראות נמוכות (צפונית ודרומית) וביניהן סיטרה מרכזית גבוהה שעשויה הייתה לשאת גג גמלוני מעליה.

הצעת שיחזור אחרת שהועלתה לאחרונה על ידי אהוד נצר מתחשבת בעדויות הארכיאולוגיות שנזכרו ומציעה גם שורת חלונות תאורה בקירות הסיטרא המרכזית. הצעה זו פותרת את בעיית התאורה בבית הכנסת בו ניתן היה, עקב מיקומו במדרון, לקרוע חלונות רק בקירו הדרומי. יש לציין כי אהוד נצר שולל קיומם של עמודים במרכז האולם וסובר כי כל האולם היה מרוצף. הוא מבסס סברה זו על רצועת הריצוף במזרח, העשוייה אבנים קטנות בסדר שונה מן הרצועות האחרות. סדר זה, בנוסף לעובדה שהרצועה איננה מסתיימת בקו ישר אינו תואם, לדעתו, מסד עמודים מסודר. את סברתו כי האולם היה מרוצף כולו באבנים הוא מבסס על הגיון אדריכלי, כמו גם על הדמיון האדריכלי ל"בית המעיין" במגדל (לעיל),בו ניצבים העמודים על רצפת לוחות בזלת, ללא כל מסד. אין אנו מקבלים סברה זו, שכן קשה לשער שאבני הריצוף נשדדו בצורה כל כך בררנית וסימטרית. גם כי נתזי הסיתות שנחשפו אינם מותירים עומק מספיק לשם הנחת לוחות ריצוף כאלה. קשה גם להניח כי כל הלוחות שנשדדו נעלמו לחלוטין ולא נמצא מהם גם שבר בודד אחד. עם זאת, מיקום המסד הרוחבי שבמרכז האולם הוא אכן יוצא דופן ואין לו מקבילה באתרים אחרים.

בפינה הצפונית-מערבית של האולם נמצאה גומחה מוגבהת וגבוהה, שעשויה הייתה לשמש לשמירת ספרי הקודש. ממערב לבית הכנסת, משני צידי הכניסה הראשית, בנויים חדרי שרות. הקיר המזרחי של מכלול בית הכנסת הוא קיר כפול, ששימש כנראה גם כחומה, היות ופנה אל מחוץ לעיר. בין שני הקירות היו מספר חדרים, שהחשוב בהם הוא 'חדר הלימוד' (5.6X3 מ'), המתאפיין בשני ספסלים סביב שניים מקירותיו וחלון המחבר בין חדר זה לבין האולם. הספסלים מעידים כי החדר נועד לפעילות של מספר אנשים; ניתן לראות בחדר זה מעין אבטיפוס קדום לבית המדרש שהיווה בתקופות מאחרות יותר חלק ממכלול בית הכנסת. החדר יכול היה גם לשמש ציבור מיוחד שמסיבות טומאה או מסיבות אחרות לא יכול היה להיכנס לאולם. פריט שנוסף לבית הכנסת כנראה לאחר תום בנייתו הוא תעלת מים חפורה ומטויחת, שאספה מי נגר מן המדרון שמחוץ לחומה או מבורות מים שנמצאים שם, עברה דרך חדר הלימוד על גבי הספסל הגבוה בצמוד לקיר הצפוני שלו חתכה  דרך הקיר המזרחי של האולם ויצרה אגן עגול קטן לנטילת ידיים בצידו, ליד הספסל הגבוה. ייתכן שזהו המתקן המכונה 'גורנה' בלשון התלמוד (ירושלמי, מגילה כד: א).  המקום הרוס חלקית, אך האגן השתמר בשלמותו. קשה לקבוע בוודאות, אך נראה שהעדר הרציפות בין בנייתו האיכותית של הספסל לבין האגן הקטן הם שמעידים כי האחרון הוא תוספת. המשך התעלה לא שרד, אך סביר כי המשיכה לאורך הקיר הצפוני, יצאה דרך הקיר המערבי של בית הכנסת והתנקזה אל המקווה (להלן). בניגוד למה שהוצע בעבר, לא ניתן לייחסה לימי המרד (או לתקופה מסוימת כלשהי) מאחר והמתקן תלוי באספקת מים שמקורם מחוץ לחומה.

בצמוד לבית הכנסת מדרום נמשך רחוב שרוחבו 4 מ', שהוליך מאחת הכניסות הראשיות אל העיר.

באולם, ובעיקר לאורך הסטיו המוגבה המקביל לקיר הצפוני, התגלו שרידים דלים – אך דרמטיים – מימי המרד: מספר מוקדי אש, שיועדו כנראה לבישול, וכלי חרס רבים – סירי בישול, קנקנים ונרות - המעידים כי בית הכנסת שימש כמקלט לפליטים שהגיעו לעיר מן הגליל ומן הסביבה. ממש כשם שבימינו, בשעת חרום, מסבים בתי ספר ומוסדות ציבור לקליטת פליטים, כך פתחו אנשי גמלא את בנייני הציבור בעיר לצורך זה. תמונה זו חוזרת על עצמה ברובע המערבי, בבניין ציבורי שהתגלה שם לאחרונה (בנין 2100, שטח S להלן), על גבי הרחבה המרוצפת שמעל לבית הבד (להלן). בבית הכנסת נמצא גם ריכוז עצום של ראשי חצים ואבני בליסטרה שהרסו ללא ספק את גג הבניין בעת המצור הרומי ופגעו ביושביו.

ניסיון לתארך את בנייתו של בית הכנסת נתקל בקשיים. גוטמן שקל בתחילה לתארך את בית הכנסת לימי אלכסנדר ינאי ואף כתב זאת בחלק מפרסומיו, ולאחר מכן חזר בו וקבע שהוא מימי הורדוס. כל המטבעות שנמצאו על רצפת אולם בית הכנסת ומתחתיה הם מטבעות סלווקיים וחשמונאים, והמאוחר בהם הוא מימי הורדוס. גם שברי החרס שנאספו מבורות בדיקה מתחת לרצפת האולם לא נתנו תשובה חד-משמעית לשאלת תיארוכו. בבור בדיקה נוסף שנעשה בשנת 1997 מתחת לרצפת האולם נאספו שברים של סיר בישול שראשית הופעתו לקראת המאה הא' לסה"נ. נראה לנו שהתאריך המוקדם ביותר האפשרי לבנייתו של בית הכנסת העומד כיום הוא סוף שלטונו של הורדוס, ואולי אף מאוחר מזה. אלא שהחפירות אינן שוללות קיום בית כנסת קדום ממנו באותו אתר, מה שעשוי להסביר מדוע לא נבנה הבניין הנוכחי ב'רומה של עיר', כלומר, קרוב יותר לראש הרכס.