La basilique, dédiée à l'évêque de Milan, est un magnifique exemple d'architecture romane lombarde. Construite entre 379 et 386 sur ordre de l'évêque Ambroise lui-même, qui l'a dédiée aux saints martyrs qui y sont enterrés (c'est-à-dire les saints martyrs Satiro, Vittore, Nabore, Vitale, Felice, Valeria, Gervasio et Protasio). Le nom de l'église est devenu "Sant'Ambrogio" après la mort de l'évêque fondateur. D'importants travaux d'agrandissement ont été commandés par l'évêque Angilbert II, tandis que le tiburium a été construit au 12ème siècle. La basilique est précédée d'un grand portique à quatre côtés, à l'intérieur duquel on peut voir la grande façade à pignons et les deux clochers, appelés "dei Monaci" et "dei Canonici". L'intérieur a un plan basilical, avec une vaste galerie au-dessus des nefs latérales. Dans le presbytère, sous le tiburium octogonal, se trouve le célèbre Autel d'Or, du magister phaber Vuolvino, recouvert par le ciborium du 9ème siècle. L'abside est à deux niveaux : au niveau inférieur, plus bas que la nef, se trouve la crypte avec les corps des Saints Ambroise, Gervasius et Protasius, et au niveau supérieur se trouvent les stalles en bois du chœur (15ème siècle). Enfin, à gauche du portique, se trouve la colonne du diable, appelée ainsi parce que la légende veut que le diable, lors d'un combat avec saint Ambroise, y ait planté ses cornes : il y a en fait deux trous côte à côte. Évidemment, la légende est une chose, l'histoire en est une autre : les deux trous étaient le siège d'une porte.