У 374 році, під час суперечок між аріанами й православними щодо вибору єпископа, містяни запропонували Амвросія як авторитетну й нейтральну постать. Попри те, що він навіть не був хрещений, за підтримки імператора Валентиніана І він прийняв покликання: 30 листопада був охрещений, висвячений, а 7 грудня став єпископом Мілана.

Як єпископ, Амвросій рішуче виступав проти аріанства та язичництва, здобув любов народу й прославився численними чудесами. За його керівництва в Мілані звели дві базиліки.

Святитель Амвросій упокоївся 4 квітня 397 року, у Велику суботу.

У Свято-Вознесенському чоловічому монастирі зберігається ікона з часточкою його святих мощей.