Der Guanacaste ist ein mittelgroßer bis großer Baum, der 25-35 m hoch wird und einen Stamm mit einem Durchmesser von bis zu 3,5 m hat. Ungewöhnlich für einen Baum dieser Größenordnung ist das Fehlen von Strebepfeilern. Die Rinde ist hellgrau, mit auffälligen dunkelrotbraunen vertikalen Furchen. Bei jungen Bäumen liegen diese Risse dichter beieinander, und ihr Zusammenfließen verleiht der Rinde von Guanacaste-Setzlingen eine charakteristische rötliche Färbung. Ältere Exemplare weisen oft gebrochene, abgesplitterte oder vernarbte Rinde auf.
Die Krone ist breit und weit ausladend. Die Höhe, in der die ersten Äste am Stamm erscheinen, sowie die Gesamtform des Baumes variieren stark von Individuum zu Individuum und sind standortabhängige Merkmale. Häufig wachsen Guanakastbäume als Einzelexemplare auf einer sonnigen Weide. Unter diesen Bedingungen ragen die massiven, verlängerten, horizontalen Äste tief aus den Stämmen heraus und bilden riesige, halbkugelförmige, weit ausladende Kronen. Im Wald (wo die Konkurrenz um Licht sehr groß ist) werden die Bäume tendenziell höher, und die Verzweigung erfolgt auf einem höheren Niveau. Die Baumformen werden dann etwas schmaler, obwohl die Kronen immer noch rund sind, und die halbkugelförmigen Formen werden von denjenigen beibehalten, die das Kronendach erreicht haben.
Die wechselständigen Blätter sind zweifach gefiedert, 15-40 cm lang und 17 cm breit mit einem 2-6 cm langen Blattstiel, der 4-15 Paare von Fiederblättchen trägt, wobei jedes Fiederblättchen 40-70 Fiederblättchen hat; die Fiederblättchen sind schlank und länglich, 8-15 mm lang und 2-4 mm breit. An der Basis des verzweigten Blattstiels befindet sich eine kleine, erhabene, ovale Drüse. Die Blätter beschränken sich auf die äußere Schale der Krone, sind jedoch zahlreich genug, um sie mäßig dicht und grün zu machen. Die Guanakaste ist immergrün oder während der Trockenzeit für 1-2 Monate kurzzeitig sommergrün. Das meiste Laub wird im Dezember, zu Beginn der Trockenzeit, abgeworfen. Ende Februar setzt ein Wachstumsschub ein, der bis April zu einer frischen, dichten Krone führt.
Gleichzeitig mit der Blatterneuerung erscheinen kugelförmige Blütenstände (3 cm) in den Achseln der neuen Blätter. Die kugelförmigen weißen Blütenköpfe, die sich aus etwa fünfzig Einzelblüten zusammensetzen, werden von einem langen Sockel (4 cm) getragen und tragen als Hauptmerkmal Tausende von dünnen, fadenförmigen Staubblättern. Die Blüten selbst bestehen jeweils aus etwa zwanzig Staubblättern und einem einzigen Stempel, die an der Basis durch eine kurze, grüne, röhrenförmige Blumenkrone und einen noch kürzeren, insgesamt nur 5 mm langen Kelch miteinander verbunden sind. Die Blüten der Guanacaste sind sehr wohlriechend, und während der intensiven Blütezeit verbreitet sich ihr Duft über viele Meter in alle Richtungen. Im Manuel-Antonio-Nationalpark in der Nähe von Quepos, Costa Rica, dauert die Blütezeit von Ende Februar bis Anfang April.
Überraschenderweise folgt keine offensichtliche Fruchtbildung unmittelbar auf das Ende der Blütezeit. Vielmehr vergehen neun oder zehn Monate, bis im Dezember erstmals kleine, grüne Schoten hoch in der Krone erscheinen. Sie erreichen im Februar ihre volle Größe und beginnen schließlich im März zu reifen – ein ganzes Jahr, nachdem die Blüte aufgehört hat. Die Fruchtreife dauert von März bis April, wenn sich die grünen Schoten in der Guanacaste-Krone braun färben und langsam abgeworfen werden. Kräftige Bäume bringen fast jedes Jahr große Ernten hervor. Im Juni kann man bereits Guanacaste-Setzlinge sehen, die im feuchten Boden der frühen Regenzeit keimen.
Guanacaste-Früchte sind große (7-12 cm Durchmesser), glänzend dunkelbraune, unbehaarte und spiralförmig angeordnete Schoten, die wie kugelförmige Scheiben geformt sind. Ihre Form erinnert an die übliche Frucht der Mimosengewächse – eine lange, schmale, abgeflachte Schote -, die um eine Achse senkrecht zu ihrer Ebene gedreht ist. Die Schoten bestehen aus dickem, weichem Gewebe, das sich lederartig anfühlt, und enthalten 8-20 radial angeordnete Samen, die 14,5-17,5 mm lang, 7,8-11,2 mm breit und 6,2-7,2 mm dick sind und etwa 1 g wiegen. Die Samen von Guanacaste sind braun und mit einem auffälligen hellbraunen oder orangen Ring versehen. Sie sind sehr hart und ähneln in ihrer Festigkeit und Beständigkeit eher kleinen Steinen als Baumsamen. Damit sie keimen können, muss die harte Samenschale aufgebrochen werden, damit Wasser an den Embryo gelangen kann. Andernfalls bleiben die Samen auf unbestimmte Zeit inaktiv.
Der Ardillo (Cojoba arborea) und der Iguano (Dilodendron costaricense) besitzen ähnliche zweifach gefiederte Blätter mit besonders feinen Blättchen. Obwohl diese beiden Bäume von ebenso beeindruckender Größe sind, lassen sie sich leicht vom Guanacaste unterscheiden: Der Ardillo hat eine bräunliche, stark faltige und raue Rinde – ganz im Gegensatz zur unverkennbar grauen und vertikal gerissenen Rinde des Guanacaste. Die Fiederblättchen des iguano sind gesägt (ein ungewöhnliches Merkmal für einen zweifach gefiederten Baum), während die des guanacaste ganz sind.