Ostatnia renowacja w 1966 roku, po powodzi jaka nawiedziło miasto, pozwoliła na odsłonięcie średniowiecznych fresków na frontowej ścianie kościoła i kilku malowideł w środku. W kościele pod koniec XV wieku miał swoją pracownię Andrea Verrocchio, mistrz Leonardo da Vinci. Tutaj też został pochowany.
Opis Kościół Sant’Ambrogio przez wszystkie wieki zgromadził bogate zbiory fresków ściennych. Po wejściu do kościoła po prawej stronie widoczny jest fresk Koronacji Madonny z Św. Janem i Bartłomiejem autorstwa Andrea Orcagn's oraz Zdjęcie z krzyża Nicola Gerini's. Główne miejsce kościoła, marmurowy ołtarz, został wykonany przez Mino da Fiesole. Przedstawia dzieciątko Jezus w żłobie otoczone świętymi postaciami. Nad nimi znajduje się łuk przykryty liśćmi i przeplatany głowami cherubinów. Freski znajdujące się wokół ołtarza wykonał Cosimo Rosselli; prace te uważane są za jego najlepsze dzieła, wykonane zostały w 1476 roku. Ich stan został naruszony przez ogień, który nawiedził kaplicę, jednakże jeszcze dziś, widać w nich wyraźny zamysł autora. W centralnej części fresku przedstawiony jest cudowny kielich zawierający sakramentalne wino, przeniesione z Pałacu Arcybiskupiego, a następnie przemienione w krew Zbawiciela.