La basilique Saint-Ambroise (en italien : Basilica di Sant'Ambrogio, en dialecte milanais : basilega de Sant Ambroeus, ou encore basilique Martyrum) est l'une des plus anciennes églises de Milan, en Lombardie. Elle est située sur la place Saint-Ambroise (Piazza Sant'Ambrogio) et constitue un monument de l'époque paléochrétienne et romane, ainsi qu'un lieu fondamental de l'histoire de Milan et de l'archidiocèse de la ville. Elle est traditionnellement considérée comme la deuxième église la plus importante de Milan après la cathédrale. Avec la basilique prophetarum, la basilique apostolorum et la basilique virginum, la basilique martyrum, elle compte parmi les quatre basiliques ambrosiennes, c'est-à-dire celles construites par saint Ambroise.
Témoignage de seize siècles d'histoire et chef-d'œuvre de l'art roman lombard et milanais, la basilique est construite entre 379 et 386, à la fin du Bas-Empire romain à la demande de l'évêque de Milan Ambroise afin d'y déposer les corps des martyrs chrétiens. À cette époque, la ville romaine de Mediolanum (Milan moderne) était la capitale de l'Empire romain d'Occident, rôle qu'elle a occupé de 286 à 402. Elle a été presque totalement reconstruite, prenant son aspect définitif entre 1088 et 1099.
La nouvelle basilique du XIe siècle hérite scrupuleusement du plan de l'église paléochrétienne originale du IVe siècle : trois nefs avec absides sans transept, avec devant un atrium. Même si l’édifice a été détruit et reconstruit à maintes reprises, et s’il ne reste que très peu de l'église originelle, la structure actuelle est romane ; une partie des pierres provient des murs de l'enceinte romaine et du cirque.
Le complexe architectural est composé du monastère et du presbytère Sant'Ambrogio, de l'église de San Sigismondo et de la basilique.
D'un point de vue artistique, l'ensemble est remarquable pour : le portail de l'entrée principale de la basilique, qui se caractérise par une décoration soignée en relief, l'autel Sant'Ambrogio, construit entre 824 et 859 par Vuolvino et commandé par l'archevêque de Milan Angilberto II, au précieux antependium doré en relief avec des pierres serties sur les quatre côtés, le ciborium de l'époque ottonienne, qui repose sur quatre colonnes en porphyre rouge et qui présente, sur les quatre faces, des hauts reliefs en stuc, ainsi que le bassin absidal, qui est décoré d'une mosaïque datant du XIe siècle, et la chapelle paléochrétienne San Vittore in ciel d'oro, qui remonte au Ve siècle et qui possède une voûte entièrement décorée à la feuille d'or. Ses murs latéraux sont recouverts d'une mosaïque représentant six saints, dont saint Ambroise, constituant la plus ancienne représentation connue du saint milanais.