A paineira é uma árvore de até 30 metros de altura, tronco cinzento esverdeado com estrias fotossintéticas e fortes acúleos rombudos, muito afiados nos ramos mais jovens.
O tronco das paineiras tem boa capacidade de sintetizar clorofila (fazer fotossíntese) e tem coloração esverdeada até quando tem um bom porte; isto auxilia o crescimento mesmo quando a árvore está despida de folhas; é comum, também, paineiras apresentarem uma espécie de alargamento na base do caule, daí o apelido "barriguda".
As folhas são compostas palmadas e caem na época da floração. As flores são grandes, com cinco pétalas rosadas com pintas vermelhas e bordas brancas. Há uma variedade menos comum, com flores brancas.
Os frutos são cápsulas verdes, que, quando maduras, rebentam (deiscentes), expondo as sementes envoltas em fibras finas e brancas que auxiliam na flutuação e que são chamadas paina.
A partir dos vinte anos de idade, aproximadamente, os espinhos costumam começar a cair na parte baixa do caule e, gradualmente, também caem nas partes mais altas da árvore, com o engrossamento da casca. Diz-se, no Brasil, que isto permite à árvore receber ninhos de pássaros, o que seria impossível de acontecer quando esta tinha espinhos longos e pontiagudos; assim, flores e frutos já não estão presentes, mas a árvore continua a dar sua contribuição à natureza hospedando os passarinhos. Esta não é uma regra para todas as paineiras; algumas paineiras com mais de vinte metros, por exemplo, continuam com espinhos muito grandes na parte baixa, provavelmente como defesa de insetos do local.