Взойдя на епископскую кафедру, Амвросий пожертвовал Церкви все свое огромное богатство и до конца жизни соблюдал обет нестяжательства, ведя скромный и строгий образ жизни. Поначалу, не будучи слишком сведущим в богословских трудах, епископу Амвросию приходилось усердно и с азов изучать Священное Писание. Прошло некоторое время, и Амвросий вскоре стал одним из лучших эгзегетов и проповедников в Европе.
Вести о добродетельном и мудром, но суровом епископе распространились далеко за пределами Медиолана. Слушать Амвросия приходили даже ученые мужи из Персии. Силой слова, а не меча убедил Амвросий царицу воинственного германского племени маркоманов отказаться от набегов на Медиолан и принять христианство.
Богословские труды святителя («Изъяснение символа веры», «О воплощении», «О таинствах», три книги о Святом Духе и две книги о покаянии и проч.) раскрывают самую суть христианского учения, показывая его преимущества перед язычеством.
Последние годы жизни епископ Амвросий больше занимался литературным творчеством, диктуя сочинения своему секретарю Павлину. Перу святого Амвросия принадлежит множество литургических гимнов. Ему же приписывается и создание самого известного гимна латинской Церкви – «Те Deum laudamus» («Тебя, Бога, хвалим»). Святитель Амвросий также был автором 42 гекзаметров в подписях к фрескам базилики. Эти стихи дошли до нас, хотя сами фрески не сохранились.
С именем святого Амвросия Медиоланского связано также появление особого, отличающегося от традиционного латинского, амвросианского литургического обряда. Амвросианский обряд поныне используется в Миланской епархии.
Амвросий Медиоланский почитается как святой Православной (память 7/20 декабря) и Католической Церквами (память 7 декабря). Миланцы свято чтят своего небесного покровителя, мозаичные и живописные портреты которого, а также скульптурные изображения можно часто встретить на фасадах старинных домов, на улицах и площадях «северной столицы Италии».