Ubicata in Piazza Sant'Ambrogio, la basilica venne edificata tra il 379 e il 386 su volere dell'allora vescovo di Milano Ambrogio, sul luogo di sepoltura dei martiri Gervasio e Protaso, divenendo in seguito mausoleo di Sant'Ambrogio. Si tratta di una delle chiese più antiche della città, anche se nel corso dei secoli subì parecchi rifacimenti, il primo dei quali avvenne nel 1080 su volere del vescovo Anselmo. Tali rifacimenti la videro trasformare in una basilica in stile romanico, tale da essere spesso presa come esempio  del romanico duecentesco. La chiesa è preceduta da un vasto atrio quadriportico di pianta rettangolare. La facciata a capanna dispone di un doppio loggiato sovrapposto, incorniciato da due torri campanarie. L'interno è suddiviso in tre navate con volte a crociera a costoloni. Degni di nota sono: il Pulpito costruito nel XII secolo, l'Altare di Sant'Ambrogio, considerato un capolavoro di oreficeria con elementi in oro, argento, pietre preziose e smalti, il Sacello di San Vittore in Ciel d'Oro le cui pareti e la cupola presentano splendidi mosaici del V secolo e dove, secondo la tradizione, il vescovo Ambrogio depose la salma del fratello Satiro. Nella Cripta sono invece conservate le spoglie dei santi Ambrogio, Gervaso e Protaso.