Il demeure le témoin majeur de la vie de la petite communauté juive du Comtat qui vécut à Cavaillon jusqu’à la Révolution avant de se disperser vers 1912 dans les grandes villes de la région (Avignon, Marseille, Aix-en-Provence). On y découvre des objets rituels (meguilla – rouleau de l’histoire d’Esther, mizza – tableau indiquant la direction de Jérusalem dans une maison…) ou encore des documents d’archives comme la ketouba (contrat de mariage). Mais l’essentiel du fonds ancien juif comtadin est conservé en réserve faute d’espace. Les objets ayant tous une valeur d’usage ont subi des dégradations liées à leur utilisation et à leur mode de conservation. Beaucoup proviennent d’un cimetière de livres (guéniza), découvert en 1928 dans la charpente de la synagogue ; ils présentent des taches d’humidité ou d’infiltrations. En raison de leur fragilité et de leur préciosité, ils ont été les premiers à bénéficier d’une campagne de conservation en 2008. Régulièrement, grâce à des dons ou des acquisitions, viennent s’ajouter régulièrement des « trésors » comme cette ketouba XVIIIe cédée récemment par une galerie parisienne, cette lampe d'orgon en céramique (1er siècle av. J.-C.) ou encore cet énigmatique sceau XIVe découvert à Saint-Rémy où l’on peut lire le nom du propriétaire. Ces dernières années, les conditions thermo-hygrométriques du lieu se sont dégradées : exposés depuis 1963 dans la partie basse de la synagogue (à la fois boulangerie communautaire et synagogue des femmes), espace humide impropre à leur bonne conservation, ces objets en ont été retirés. De nouvelles vitrines ont été installées dans la synagogue elle-même qui permettront désormais de réaliser de manière temporaire mais cyclique une exposition thématique et rotative de l’ensemble des collections judéo comtadines.
