L'edificio era a pianta rettangolare.
L'abside  erano disposte ad Oriente.
Gli storici non hanno ancora chiarito l'origine dell'intitolazione ad Ambrogio, Santo non appartenente alla tradizione locale.
Nel XVI secolo, dopo l'abbandono della Massa di Sant'Ambrogio a causa di un fortissimo terremoto, la chiesa perse la titolarità parrocchiale, che andò all"'ecclesia di Castro Rivo", situata nell'attuale Castel del Rio.