กระถินพิมาน เป็นไม้ต้นขนาดกลาง ผลัดใบสูง 5-15 เมตร พุ่มเรือนยอดโปร่งแผ่กว้างคล้ายรูปร่ม กิ่งอ่อนมีขนหนาแน่น ตามกิ่งมีหูใบแปลงรูปเป็นหนามแหลมแข็ง ยาวได้ถึง 4.5 เซนติเมตร

    ใบ เป็นใบประกอบแบบขนนกสองชั้น เรียงสลับ แกนกลางใบประกอบยาว 3-9 เซนติเมตร ก้านใบประกอบยาว 0.6-1 เซนติเมตร มีต่อมขนาดใหญ่ที่ปลายก้าน ใบประกอบตรงรอยต่อระหว่างแขนงคู่ล่างสุด     ใบประกอบแยกแขนง 7-23 คู่ ยาว 0.9-2.5 เซนติเมตร แต่ละแขนงมีใบย่อย 20-50 คู่ เรียงตรงข้ามชิดกัน ใบย่อยรูปขอบขนาน กว้างประมาณ 1 มิลลิเมตร ยาว 2-3 มิลลิเมตร ปลายมน โคนเบี้ยว แผ่นใบมีขนทั้ง 2 ด้าน ไม่มีก้านใบย่อย

     ช่อดอก เป็นแบบช่อกระจุกแน่น ออกเดี่ยวๆ ตามง่ามใบ 1-4 ช่อ กลิ่นหอมอ่อน ก้านช่อดอกยาว 1-2.5 เซนติเมตร มีขน ดอกเล็ก สีขาว มีจำนวนมาก ออกชิดกันแน่นบนช่อกลม คล้ายช่อดอกกระถิน เมื่อบานเต็มที่เส้นผ่าศูนย์กลางช่อดอก 0.9-1.3 เซนติเมตร กลีบเลี้ยงและกลีบดอก 4-5 กลีบ เล็กมากติดกันเป็นหลอดสั้นๆ เกสรเพศผู้มีจำนวนมาก

    ฝัก แบนแคบรูปขอบขนาน กว้าง 0.8-1.1 เซนติเมตร ยาว 9-12 เซนติเมตร ฝักแก่สีน้ำตาล โค้งงอมีหลายเมล็ด