Considerada como una de las iglesias más antiguas de Milán, fue edificada bajo las órdenes de San Ambrosio, en ése entonces Obispo de esa ciudad, entre los años 379 y 386. Desde su creación, ha sufrido diversas modificaciones dando pauta a la gran influencia transalpina en su desarrollo arquitectónico (se creo un ábside, una bóveda de cañon, revestimientos de grandes mosaicos, un ciborio paleocristiano, se añadieron 4 tímpanos y, finalmente, un tiburio). Esta serie de modificaciones se mantuvieron hasta fines del siglo XII. Arquitectonicamente hablando, la construcción esta basada en la utilización de ladrillos de diversos colores, grandes bloques de piedra y yeso blanco.
En un principio, la iglesia original presentó 3 naves, ábsides y cuadripótico, la planta interna de la basílica es longitudinal y posee las mismas dimensiones del pórtico, la fachada es larga y baja, presenta 2 logias superpuestas, la inferior cuenta con 3 arcos, la superior tiene 5. Existen bardas lombardas. El interior presenta una bóveda de crucería, la bóveda de las naves laterales cuenta con intercolumnios de iguales dimensiones que se apoyan en pilares menores que sostienen los matroneos. Estos ocupan el espacio destinado para el claristorio. El cuadripórtico esta limitado por 4 muros -de ahí su nombre-, en el interior tiene arcos sostenidos por pilares rodeados de semi-columnas. Los campanarios son 2: el de la derecha o de los monjes y el de la izquierda o de los canónigos.
En resumen, la Basílica de San Ambrosio es una de las más bellas construcciones renacentistas en Italia.