Het eiland is een beroemde toeristische attractie, met vier all-inclusive resorts aan de noordkant van het eiland: Allegro Club Cayo Guillermo (van de Occidental-groep; oorspronkelijk de Gran Caribe Villa Cojimar), Iberostar Daiquiri, Melia Cayo Guillermo en Sol Cayo Guillermo ( de laatste twee hotels zijn eigendom van de Sol Melia Group). Op het eiland bieden deze vier hotels in totaal 1161 kamers. De Iberostar hotelketen zal een tweede hotel ontwikkelen op Cayo Guillermo, het Iberostar Playa Pilar (482 kamers) ten westen van Playa Pilar. Een jachthaven die wordt gebruikt door jachten, sportvisboten en rondvaartboten ligt net ten oosten van de resorts langs de verhoogde weg naar Cayo Coco. De Playa Pilar (Pilar Beach) ligt aan de westkant van Cayo Guillermo en is een van de mooiste stranden van het land. De cabin cruiser Pilar, eigendom van Ernest Hemingway, inspireerde de naam van dit strand. Het eiland is het decor voor het slot van Ernest Hemingway's laatste boek, Islands in the Stream.
Toegang tot het eiland is mogelijk via de luchthaven Jardines del Rey (IATA: CCC, ICAO: MUCC) en een lange verhoogde weg van het vasteland van Cuba naar Cayo Coco, gevolgd door een kortere verhoogde weg naar Cayo Guillermo, die de twee kays met elkaar verbindt.
Aanvankelijk bevolkt door vissers en houtskoolmakers, kreeg het eiland in de jaren zestig bekendheid bij diepzeevissers. Het eerste resort werd in 1960 opgericht in een periode die door tegenstanders werd aangeduid als "toeristische apartheid", aangezien Cubaanse inwoners niet op het eiland werden toegelaten, tenzij ze in de resorts werkten om bezoekers te bedienen of andere specifieke vergunningen hadden. Deze beperking werd echter in 1993 versoepeld, en Cubanen die het zich kunnen veroorloven om met de auto te gaan, bezoeken vaak Playa Pilar op het eiland. Veel hotelmedewerkers reizen vanuit de steden Morón en Ciego de Avila op het vasteland.