Las montañas de Guamuhaya, también erróneamente denominadas Escambray, están localizadas hacia el sur de la región central de Cuba y muestran un vigoroso relieve, sólo superado por el de la Sierra Maestra.
Algunas de sus cumbres sobrepasan los mil metros de altitud, extendidas en cerca de 80 kilómetros de largo y se hallan divididas en dos macizos por el río Agabama: el occidental está constituido por la Sierra de Trinidad, y la porción oriental forma la Sierra de Sancti Spíritus, ambas limitadas al oeste por la cuenca del río Arimao y al occidente por la del río Zaza; este grupo limita al norte con las Alturas de Santa Clara y al sur se encuentran estrechas llanuras que descienden hacia el Mar Caribe.
Las principales rocas encontradas en la región son las metamórficas, consideradas las más antiguas del país. Las montañas de Guamuhaya presentan en general una estructura de plegamiento o arqueadas.
Muchas de las elevaciones del grupo de Trinidad muestran la forma de conos como los mogotes de la Sierra de los Órganos, con grutas horadadas en sus faldas casi verticales. A su vez, algunos valles abiertos en el macizo orográfico no ofrecen desagües superficiales, sino subterráneos, a través de cavernas. Algunos drenajes de esas cuencas, casi cerradas, se realizan a través de cañones estrechos y de cascadas como era el caso del río Hanabanilla.
La Sierra de Trinidad es de mayor altitud que la de Sancti Spíritus; en la primera se destaca la región de Topes de Collantes, con el pico de Potrerillo, a 931 metros sobre el nivel del mar, sólo aventajado en esta serranía por el Pico San Juan, la más alta elevación de la región central cubana, con mil 140 metros; en la segunda sobresalen las Alturas de Banao, a 842 metros sobre el nivel del mar.
La presencia de amplios valles de suelos arcillosos y de montañas altas y húmedas, por las abundantes lluvias (mil 800 milímetros o más) permite que en esa zona existan cultivos diversos como la caña de azúcar y el tabaco (en los llanos), y el café y cítricos (en las alturas), al tiempo que se desarrolla el silvopastoreo, el cual permite la existencia de ganado en las áreas boscosas.
También, aunque de forma limitada, se cultivan tubérculos y el plátano en los valles más cerrados. En sus bosques, especialmente en la región de Topes de Collantes, se han implantado bosques industriales, reforestados con teca (árbol muy alto y esbelto de hojas anchas empleado para los postes y mástiles de barcos, así como varias especies de eucaliptus y pinos.
Su flora es muy rica en helechos arborescentes, pequeñas flores, plantas aromáticas y medicinales, aún no bien estudiadas y árboles maderables autóctonos como la caoba, el cedro y la majagua, entre otros. Su fauna alada es abundante y diversa, destacándose la cotorra, que vuela en grandes bandadas. La fauna terrestre está representada por la jutía y otros roedores, varias especies de murciélagos y mamíferos exóticos (traidos a Cuba en diferentes épocas) tales como la mangosta, los venados y el puerco cimarrón o silvestre.
Las montañas de Guamuhaya fueron escenario de las luchas revolucionarias cubanas, que culminaron el primero de enero de 1959. En un lugar denominado Caballete de Casa en las lomas de Sancti Spíritus, estuvo la Jefatura del Comandante Ernesto Ché Guevara.
A este macizo montañoso también se le llamó Sierra del Escambray, por razones históricas, aún en estudio, aunque ésta en realidad se encuentra situada al norte, en las Alturas de Santa Clara, fuera de los límites de la Cordillera de Guamuhaya.