В 1772 году большая на то время еврейская община села построила в его центре на свои деньги синагогу – кирпичное оштукатуренное здание в два этажа. До 1935 года в храме проходило богослужение и собрания еврейской общины – в зале могло разместиться до тысячи человек. Затем здесь размещались начальная сельская школа, кабинет военной подготовки, спортзал, клуб. В 1989-93 годах колхоз на свои средства отреставрировал здание для краеведческого музея. В экспозиции музея представлены артефакты, обнаруженные археологами в 1946-1949 годах и свидетельствующие о заселенности этих мест со времен палеолита и неолита. Много представлено предметов периода трипольской культуры. На территории села сохранились следы городища Руси XII столетия. Значительную часть экспозиции составляют предметы середины XVII века, когда Паволочь была полковым местечком и его жители участвовали в боях Освободительной войны. Паволочским полком командовали в свое время легендарный полковник Иван Богун и Иван Попович, казненный ляхами на главной площади. Часть экспозиции посвящена пребыванию в Паволочи Богдана Хмельницкого зимой 1648-1649 годов. Многие музейные экспонаты рассказывают о быте сельского населения в разные периоды существования Паволочи.