L’arbre de pluie mesure de 20 à 30 mètres. Il se caractérise par une croissance rapide et une couronne très large, étalée en forme de parasol atteignant en moyenne 25 mètres. L’écorce devient gris foncé à brun grisâtre avec l’âge.
Les feuilles, composées et bipennées, comptent de 3 à 5 paires de folioles. Chaque foliole se divise en 2 rangées de 3 à 6 paires de petites feuilles ne dépassant pas 35 millimètres (appelées foliolules). L’ensemble peut mesurer jusqu’à 30 centimètres. La face supérieure est dépourvue de poils, tandis que la face inférieure est finement pubescente (recouverte de poils).
Les fleurs se regroupent en capitules globuleux – des grappes très serrées – et les inflorescences en petites ombelles de couleur blanc à rosé. Les étamines roses ou rouges, qui composent les fleurs, sont longues et nombreuses. Ce type de fleur caractérise la sous-famille des mimosoïdées.
Le fruit de l'arbre de pluie est une gousse charnue et indéhiscente (qui ne s’ouvre pas à maturité). Allongée et aplatie, de couleur brune ou noire, elle mesure de 10 à 20 centimètres. La pulpe qui recouvre les semences est sucrée et collante. Les nombreuses graines sont de petite taille.