L'eredità di Ambrogio è delineata principalmente a partire dalla sua attività pastorale: la predicazione della Parola di Dio coniugata alla dottrina della Chiesa cattolica, l'attenzione ai problemi della giustizia sociale, l'accoglienza verso le persone provenienti da popoli lontani, la denuncia degli errori nella vita civile e politica.

L'operato di Ambrogio lasciò un segno profondo: egli introdusse nella chiesa occidentale molti elementi tratti dalle liturgie orientali,in particolare canti e inni. Le riforme liturgiche furono mantenute nella diocesi di Milano anche dai successori e costituirono il nucleo del Rito Ambrosiano, sopravvissuto all'uniformazione dei riti e alla costituzione dell'unico rito romano.

Alla sua figura è ispirato anche il premio Ambrogino d'oro, che è il nome non ufficiale con cui sono comunemente chiamate le onorificenze conferite dal comune di Milano.

La basilica di Sant'Ambrogio, luogo di sepoltura del santo, non è solo un monumento dell'epoca paleocristiana e medioevale, ma anche un punto fondamentale della storia milanese e della chiesa ambrosiana. Tradizionalmente considerata la seconda chiesa per importanza della città, la Basilica di Sant'Ambrogio è un caso modello di  romanico lombardo, poiché altri esempi coevi sono ormai andati distrutti o radicalmente trasformati. Di sicuro fu un esempio per i futuri sviluppi dell'architettura romanica nell'area di influenza lombarda che allora superava i confini regionali odierni. Essa è l'espressione di un intenso rinnovamento architettonico, soprattutto nella concezione dell'illuminazione e dello spazio. Da un lato, infatti, la luce proviene principalmente dai finestroni della facciata (mentre i matronei ne bloccano il passaggio laterale), il che determina un suo ingresso longitudinale. L'effetto che ne deriva è l'accentuazione delle masse strutturali, soprattutto al fondo, dove maggiore è l'ombra. D'altro canto, lo spazio non è più concepito al modo paleocristiano, in modo unitario e mistico, ma umano e razionale: di qui, la divisione in spazi geometrici ben definiti, nonché l'esaltazione degli elementi statici che si differenziano anche in modo cromatico da quelli non statici , tanto all'esterno quanto all'interno.

Nella piazza davanti alla basilica è presente "la colonna del diavolo". Si tratta di una colonna di epoca romana, che presenta due fori, oggetto di una leggenda secondo la quale la colonna fu testimone di una lotta tra Sant'Ambrogio ed il demonio. Il maligno cercando di trafiggere il santo con le corna finì invece per conficcarle nella colonna. Dopo aver tentato a lungo di divincolarsi, il demonio riuscì a liberarsi e, spaventato, fuggì. La tradizione popolare vuole che i fori odorino di zolfo e che appoggiando l'orecchio alla pietra si possano sentire i suoni dell'inferno.

Su una colonna di granito antico-romana all'interno della Basilica, poggia il “Serpente di Mosè”: È una scultura in bronzo alla quale si indirizzano preghiere per scacciare alcuni tipi di malanni e si dice che la fine del mondo verrà preannunciata dalla discesa del serpente da questa colonna sulla quale è accoccolato.

Nella basilica è ambientato il primo atto dell'opera di Giuseppe Verdi I Lombardi alla prima crociata.

La Royce Hall dell'Università della California di Los Angeles (1929) è ispirata alla facciata di Sant'Ambrogio.