De guanacaste is een middelgrote tot grote boom, die 25-35 m hoog wordt, met een stam tot 3,5 m in doorsnede. Ongebruikelijk voor een boom van deze proporties ontbreken de steunberen volledig. De schors is lichtgrijs, met opvallende donker roodbruine verticale spleten. Bij jonge bomen zitten deze scheuren dichter bij elkaar en hun samenvloeiing geeft een karakteristieke roodachtige tint aan de bast van guanacaste jonge boompjes. Oudere exemplaren vertonen vaak een gebroken, afgeschaafde of met littekens bedekte schors.
De kroon is breed en wijd uitgespreid. De hoogte waarop de eerste takken langs de stam verschijnen – evenals de algemene boomvorm – variëren aanzienlijk tussen individuen en zijn habitatafhankelijke kenmerken. Vaak groeien guanacastebomen als alleenstaande exemplaren in een zonnig weiland. Onder deze omstandigheden komen laag op de stammen massieve, verlengde, horizontale takken te voorschijn, die reusachtige, halfronde, wijd uitgespreide kronen vormen. In het bos (waar de concurrentie om het licht intens is) worden de bomen meestal hoger, en vertakken ze zich op een hoger niveau. De boomvormen worden dan iets smaller, hoewel de kronen nog steeds rond zijn, en de halfronde vormen worden gehandhaafd door de bomen die het bladerdak hebben bereikt.
De afwisselende bladeren zijn tweevleugelig samengesteld, 15-40 cm lang en 17 cm breed met een 2-6 cm lange bladsteel die 4-15 paar pinnae draagt, elke pinna met 40-70 deelblaadjes; de deelblaadjes zijn slank langwerpig, 8-15 mm lang bij 2-4 mm breed. Aan de basis heeft de twijgachtige bladsteel een kleine, verheven, ovale klier. De bladeren zijn beperkt tot de buitenste schil van de kroon, maar ze zijn talrijk genoeg om de kroon matig dicht en groen te maken. De guanacaste is groenblijvend, of kort bladverliezend gedurende 1-2 maanden tijdens het droge seizoen. Het grootste deel van het blad valt in december, aan het begin van het droge seizoen. Eind februari komt een groeispurt op gang die tegen april opnieuw een verse, dikke kroon vormt.
Gelijktijdig met de bladvernieuwing verschijnen bolvormige bloeiwijzen (3 cm) in de oksels van de nieuwe bladeren. Ondersteund door een lange voet (4 cm), heeft elk bolvormig wit hoofdje – samengesteld uit een vijftigtal individuele bloemen – als voornaamste kenmerk duizenden dunne, draadvormige meeldraden. De bloesems zelf bestaan elk uit een twintigtal meeldraden en één stamper, die aan de basis met elkaar verbonden zijn door een korte, groene, buisvormige bloemkroon en een nog kortere kelk, die in totaal slechts 5 mm lang is. Guanacaste bloemen zijn zeer geurig, en tijdens intense bloeiperiodes doordringt hun geur de lucht tot vele meters in alle richtingen. In Manuel Antonio National Park bij Quepos, Costa Rica, duurt de bloei van eind februari tot begin april.
Verrassend genoeg volgt er geen duidelijke vruchtactiviteit onmiddellijk op het verval van de bloesem. In plaats daarvan gaan er negen of tien maanden voorbij voordat in december hoog in de kruin kleine, groene peulen verschijnen. In februari zijn ze volgroeid en in maart beginnen ze te rijpen – een heel jaar na het einde van de bloei. De vruchten rijpen van maart tot april, wanneer de groene peulen in de kroon van de guanacaste bruin worden en langzaam afvallen. Krachtige bomen produceren bijna jaarlijks grote oogsten. In juni kan men al guanacaste-zaailingen zien, ontkiemend in de vochtige grond van het vroege regenseizoen.
Guanacaste-vruchten zijn grote (7-12 cm doorsnede), glanzende donkerbruine indehiscente en spiraalvormig georganiseerde peulen, in de vorm van orbiculaire schijven. Hun vorm doet denken aan de gebruikelijke Mimosoideae-vrucht – een lange, smalle, afgeplatte peul – genomen en gewonden om een as loodrecht op zijn vlak. De peulen zijn gemaakt van dik, zacht weefsel dat leerachtig aanvoelt en bevatten 8-20 radiaal gerangschikte zaden van 14,5-17,5 mm lang, 7,8-11,2 mm breed en 6,2-7,2 mm dik, met een gewicht van ongeveer 1 g. De Guanacaste zaden zijn bruin en gemarkeerd met een opvallende lichtbruine of oranje ring. Ze zijn zeer hard en lijken qua sterkte en duurzaamheid meer op kleine stenen dan op boomzaden. Om te kunnen ontkiemen moet de harde zaadhuid worden gebroken, zodat het water het embryo kan bereiken. Anders blijven de zaden voor onbepaalde tijd slapend.
De ardillo (Cojoba arborea) en de iguano (Dilodendron costaricense) bezitten gelijksoortige tweevleugelige bladeren met extra fijne blaadjes. Hoewel ze even indrukwekkend zijn, kunnen deze twee bomen gemakkelijk worden onderscheiden van de guanacaste: de ardillo heeft een bruinkleurige, sterk gerimpelde en ruwe schors – in tegenstelling tot de guanacaste’s onmiskenbaar grijze en verticaal gebarsten cortex. De blaadjes van de iguano zijn getand (een ongewoon kenmerk bij een tweevleugelige boom), terwijl die van de guanacaste heel zijn.