Favorite Air Force Blue, vinnare av Dewhurst Stakes förra året och fyra av hans fem tävlingar, utmanade aldrig och var en avlägsen 12: e av de 13 löpare.
Dettori gick till järnvägen sida för att vinna med en och halv längder för sin tredje seger i den prestigefyllda mil loppet.
Massat (9-1) var tvåa med Ribchester (33-1) två längder tillbaka i tredje.
Flygvapnet Blue förväntades ge Aidan O'Brien rekordmånga framgångar i Guinea.
Men Ryan Moore kunde inte hitta något svar från viken colt och det var Dettori som ökade klart, 20 år efter hans första framgång i loppet på Mark of Esteem.
Han vann också igen 1999 på Island Sands.
veteranen Jockey, 45, sade om sin senaste triumf: " Vi hade en dålig dragning men han är en stor häst.
"Hans viktigaste styrka är att han stannar, han galopperade ut riktigt stark."
Tränaren Hugo Palmer sade: " Frankie var så alert, han sade att ingenting hade kommit bakifrån och att om ingenting tog oss på sig, skulle han göra det själv och det gjorde han.
"Det fanns inga oturshistorier för oss i alla fall. Det var en mästerlig resa."
BBC hästkapplöpning korrespondent Cornelius Lysaght
"Med tanke på att gå var på den mjuka sidan, tiden var anständig så det är ett annat plus om en framgång uppnås med en avgörande längd och en halv.
" Vinnaren var tvungen att tävla på den mer utmanande utanför fältet eftersom han drogs i stall ett, och Frankie Dettori gav honom extra kredit för föreställningen på grund av det.
"Detta var Hugo Palmers första brittiska klassiska seger, han är i hög grad en framväxande kraft - det kommer inte att bli hans sista."
Frankie Dettori red 14-1 skott Galileo Gold till en överraskning seger i den första klassikern av 2016 Flat säsongen, 2000 Guineas på Newmarket.