בית הכנסת העתיק בליבורנו היה בית הכנסת הגדול של העיר, ובית הכנסת הספרדי השני בגודלו באירופה אחרי בית הכנסת הספרדי באמסטרדם. בית הכנסת, המפורסם ביותר בין בתי הכנסת העתיקים באיטליה, נהרס בהפצצה אווירית במלחמת העולם השנייה.
בית הכנסת נבנה בשנת 1603, והיה בעת בנייתו השני בגודלו בבתי הכנסת הספרדיים באירופה אחרי בית הכנסת הפורטוגזי באמסטרדם. בשנת 1789 נוספו שינויים במבנה והחזית החיצונית קיבלה את צורתה הסופית בשנת 1875.
אולם התפילה היה הגדול בבתי הכנסת באיטליה, ועלה בגודלו על המקובל: 25.80 מטר על 28.20 מטר. האולם ניצב לרוחב, אך ספסלי המתפללים הוצבו מקבילים זה לזה לאורכו. העמודים והקמרונות הצלביים נשאו עליהם עזרת נשים בת שתי קומות משלושת עברי האולם. מעל ארון הקודש החדירו שלושה חלונות צבעוניים קרני אור שמש לתאורת האולם.
המבנה חרב בהפצצה בעת מלחמת העולם השנייה ואחריה שימש המגרש שפונה מהריסות בית הכנסת כמגרש חניה. בית הקהילה היהודית שעמד בצמוד לבית הכנסת העתיק שרד, ובסמוך אליו הוקם בחלק משטח בית הכנסת העתיק, בית כנסת חדש קטן. (איט')
דלתות ארון הקודש, שנתרמו על ידי רפאל קאסוטו, הוחבאו במחסן בזמן מלחמת העולם השנייה ושרדו את ההפצצה, אך רכיבי הכסף והפנינים בהן נשדדו. הדלתות הובאו לארץ בידי ש"א נכון, וכעת הן מוצבות בבית הכנסת ע"ש ש"י עגנון בירושלים.[1]
