После смерти отца семья Амвросия переселилась в Рим, где будущий святитель и его брат Сатир получили блестящее по тем временам юридическое образование. Около 370 года, по окончании курса наук, Амвросий был назначен наместником областей (консульским префектом) Лигурии и Эмилии, но жил в Медиолане. В 374 году умер епископ Медиолана Авксентий, и это повлекло за собой раздоры между православными и арианами, так как каждая сторона хотела поставить своего епископа. Амвросии, как первый градоначальник, отправился в церковь для поддержания порядка Когда он обратился с речью к толпе, какой-то ребенок вдруг крикнул: "Амвросий - епископ!" Возглас был подхвачен народом. Амвросий, который в это время был еще в числе оглашённых, почитая себя недостойным, стал отказываться. Он пытался даже ложно опозорить себя, пробовал бежать из Медиолана. Дело дошло до императора Валентиниана Старшего (364 - 375), приказа которого Амвросий не посмел уже ослушаться. Он принял святое Крещение у православного священника и, пройдя за семь дней все ступени церковной иерархии, 7 декабря 374 года был рукоположен в сан епископа Медиоланского и сразу же роздал всю свою собственность, деньги и имение на украшение храмов, пропитание сирот и нищих, сам же обратился к строгой подвижнической жизни.
Суровое воздержание, долгие бдения и труды Амвросий сочетал с исполнением обязанностей пастыря. Святитель Амвросии отстаивая единство Церкви, энергично противодействовал распространению ересей. Так, в 379 году ему удалось поставить православного епископа в Сирмии, а в 385 - 386 годах он отказался передать арианам базилику Медиолана.
Проповедь святого Амвросия в защиту Православия оказывал глубокое воздействие. Об этом свидетельствовал другой знаменитый отец западной Церкви, блаженный Августин, принявший в 387 году святое Крещение благодаря проповеди епископа Медиолана.
Святитель принимал деятельное участие и в государственных делах. Так, Грациан (375 - 383), получив от него Изложение православной веры, убрал, по указанию святителя, из зала сената в Риме жертвенник Виктории, на котором принимались клятвы. Исполненный пастырского дерзновения, святитель наложил на Феодосия I (379 - 395) суровую епитимию за истребление невинных жителей города Солуни. Для него не было различия между царем и простолюдином: разрешив Феодосия от епитимий, святитель не допустил императора причащаться в алтаре, а заставил стоять вместе со всей паствой.
Слава о епископе Амвросии и его деяниях привлекла к нему многих последователей из других стран. Из далекой Персии приходили к нему ученые мудрецы, чтобы обрести Истину. Фритигильда, царица воинственного германского племени маркоманов, часто нападавшего на Медиолан, просила святителя наставить ее в христианской вере. Святой в письме к ней убедительно изложил догматы Церкви. Уверовавшая царица обратила в христианство своего мужа и убедила его заключить мирный договор с Римской империей.
Строгость сочеталась у святителя с необыкновенной добротой. Наделенный даром чудотворения, многих он исцелил от болезней. Однажды во Флоренции, пребывая в доме Децента, он воскресил умершего мальчика.
Кончина святителя Амвросия, преставившегося к Богу в ночь Святой Пасхи, сопровождалась многими чудесами, крещаемым же в ту ночь детям он явился в видении. Святитель был погребен в Амвросиевой базилике, в Медиолане, под жертвенником, между мучениками Протасием и Гервасием.