Según Hillis y Wilcox (2005), Lithobates palmipes es la especie hermana de L. sp. del noroeste de Ecuador. L. palmipes es un complejo de especies según análisis de secuencias mitocondriales. Una población de Venezuela muestra una divergencia considerable con respecto a una muestra ecuatoriana, mayor que la de muchas otras especies hermanas reconocidas de Lithobates, aunque se requiere más muestreo en áreas intermedias. Gallardo (2004) proporciona datos y ensayos preliminares para el manejo de esta especie.

Especie de gran tamaño; el hocico es acuminado en vista dorsal y redondeado en perfil. Los sacos vocales y las hendiduras están ausentes (52.4%), presentes (42.8%) o presentes solo en un lado (4.8%). Las vértebras sacras y presacras están fusionadas. El tímpano es grande, igual o mayor al diámetro del ojo. Hay un tubérculo metatarsal. Los dedos de las manos no están palmeados, y la membrana interdigital de los pies se extiende hasta las falanges terminales de todos los dedos excepto el cuarto. La fórmula denticular larval es 4(2–4)/4(1). Los dientes marginales larvales están ausentes. El disco oral larval es emarginado. No hay dimorfismo sexual evidente. El dorso varía entre verde brillante, verde oliva o oliva pardo, usualmente con el hocico verde. Algunos individuos tienen manchas irregulares marrón oscuro o negras en el dorso. Los flancos son pardos con manchas oscuras marrón o negras. Hay un borde negro a lo largo de los pliegues dorsolaterales. El vientre es amarillo cremoso con una sufusión grisácea en la garganta y puntos negros en las superficies ventrales de las extremidades y en la parte posterior del abdomen. Las superficies posteriores de los muslos son negras con reticulaciones amarillo cremoso. El iris es marrón rojizo con un brillo bronceado dorsal.

La descripción se basa en un renacuajo de Santa Cecilia, provincia Sucumbíos. Un ejemplar en Estadio 35 presenta una longitud corporal de 37 mm y longitud total de 92 mm. El cuerpo es ovoide, tan ancho como profundo, y más profundo posteriormente. El pico es redondeado. Los ojos son moderadamente grandes, ampliamente separados y dirigidos lateralmente. Las narinas están dirigidas hacia adelante, a dos tercios de la distancia entre los ojos y el pico. La apertura del espiráculo sinistral está dirigida posterolateralmente, muy por debajo de la línea media del cuerpo. El tubo cloacal es corto y medial. La musculatura caudal es moderadamente robusta, y se adelgaza gradualmente hacia el extremo. Las aletas son de profundidad subigual, alcanzando su máxima profundidad hacia la mitad de la cola, donde igualan en profundidad a la musculatura caudal. Las aletas terminan en un extremo distal redondeado, y la aleta dorsal no se extiende sobre el cuerpo. La cola representa aproximadamente el 60% de la longitud total. La boca es pequeña y está dirigida anteroventralmente. La parte media del labio superior carece de papilas, mientras que la del labio inferior presenta una sola fila de papilas pequeñas; en otras zonas hay dos filas. Los labios están plegados lateralmente. Los picos son delgados, con finas serraciones. El pico superior tiene forma de arco ancho y aplanado; el inferior es un arco ancho curvado, deprimido en el centro. La fórmula denticular es 4(2–4)/4(1); las filas segunda superior y primera inferior están interrumpidas medialmente. Hay una fila lateral corta a cada lado del pico. El dorso es verde pardusco con moteado marrón oscuro. El vientre es crema con manchas grises, y la cola es naranja pardo. En etapas tempranas, las larvas presentan una banda transversal amarilla en la región media del cuerpo, detrás de los ojos, que cubre las regiones dorsales y laterales. En Estadio 32 (72 mm de longitud total y 3.4 g de peso), esta franja comienza a difuminarse. En Estadio 38, la franja desaparece. Los juveniles, al terminar la metamorfosis, tienen dorso y extremidades verde oscuro. En los costados presentan pequeñas manchas redondas negras regularmente dispersas, y bandas transversales negras en muslos y piernas. El color dorsal se asemeja al de los adultos a las pocas semanas.