Le prime notizie scritte riguardanti la Chiesa Parrocchia di Sant’Ambrogio risalgono ai tempi della Visita Pastorale di Padre Leonetto Clivone, eseguita su ordine di San Carlo Borromeo nel 1566: lunga 13 metri e larga 4 (quindi di dimensioni inferiori rispetto alla Chiesa di Santa Maria Madre), aveva un altare, due porte, il battistero, un campanile con due campane, ma non custodiva il Santissimo, che si teneva presso la chiesa di Santa Maria Madre e la struttura muraria appariva deteriorata. Nel 1570 San Carlo ne ordina dunque la demolizione e si avvia la costruzione di una nuova chiesa parrocchiale.

Nel 1606, ai tempi della visita pastorale di Federico Borromeo, la chiesa si presenta rinnovata e più vasta (15 metri di lunghezza per 7,5 metri di larghezza). Sono presenti 3 altari e due cappelle laterali, una dedicata alla Vergine del Rosario (lato dell’epistola, a destra) e l’altra dedicata a Santa Caterina (lato del vangelo, a sinistra). È in questi anni che opera Pier Francesco Mazzucchelli, detto il Morazzone, insieme alla sua scuola, affrescando, dal lato del Vangelo, il Sant’Ambrogio che ancora oggi si conserva nell’attuale sacristia.

La situazione resta invariata centocinquant’anni dopo quando, nel 1747, il cardinale Giuseppe Pozzobonelli giunge in visita pastorale a Morazzone.

Passano però pochi anni e nel 1785 la chiesa è considerata dal parroco don Antonio Francesco Sormani (1765-1804) insufficiente per le necessità dei morazzonesi, che avevano superato la quota di 1.000 abitanti.

Il progetto per la costruzione della nuova chiesa parrocchiale è affidato all’architetto ticinese Simone Cantoni (Muggio 1739 – Gorgonzola 1818), uno dei maggiori architetti neoclassici dell’epoca, e nell’agosto del 1814 si richiede l’autorizzazione alla costruzione. Il progetto prevede una pianta a croce greca, della lunghezza di 32 metri (compreso il presbiterio) e della larghezza di 24 metri. L’altezza massima è di 18 metri; l’aula (senza le cappelle) misura 305 mq, il presbiterio e l’abside misurano 110 mq e la sagrestia misura 25 mq. Rispetto al progetto originale sono omessi per mancanza di fondi la seconda sacristia (lato destro della Chiesa), gli ornati della facciata (realizzati successivamente nel 1863 ad opera di Bottinelli di Viggiù) e il peristilio (il porticato con colonne che avrebbe coperto l’ingresso principale, secondo la purezza neoclassica).

I lavori hanno inizio il 17 novembre 1814 con la posa della prima pietra offerta da don Antonio Parrocchetti e dal conte Riccardo Bertoli e dal figlio don Antonio e benedetta solennemente dal parroco don Francesco Pesenti (1804-1834).

Si inizia quindi con la demolizione dell’antica chiesa di Sant’Ambrogio mantenendo la sacristia, (attuale locale deposito) con la spalla di muro dove sono rimasti i resti dell’affresco di Sant’Ambrogio, e parte della cappella maggiore (attuale muro esterno della sacristia e del superiore deposito).

Il 18 gennaio 1815 è demolito l’altare maggiore (costruito nel 1779) ed è venduto a Galliate Lombardo, comprensivo di due angeli: di questo altare si conservano solo poche tracce in quanto è stato smembrato sul finire degli anni ’60 del ‘900 e inserito nell’abside della stessa chiesa dei SS. Protaso e Gervaso.

All’inizio di ottobre 1818 la chiesa è finita ma mancano le opere di finitura, ornamenti e decorazioni (che sono realizzate soltanto nel 1893) e il 18 ottobre 1818 è benedetta dal parroco Pesenti.

La consacrazione avviene però quasi un secolo dopo, nel 1905, il 26 gennaio, come ricordato nella lapide commemorativa all’interno della chiesa stessa: “Compiuta la seconda visita pastorale, l’Eminentissimo Cardinale Arcivescovo Andrea Carlo Ferrari consacrò questo tempio nel gennaio 1905”, collocando nell’altar maggiore le reliquie dei Santi Martiri Desiderio e Benedetto. 

La pianta della chiesa è a croce greca, con quattro altari laterali. Il presbiterio è sopraelevato di tre gradini rispetto alla navata con l'altare maggiore e un tempietto.

Sono presenti 2 lapidi in serizzo risalenti al I secolo, di recupero dalla distrutta chiesa di Santa Maria Maddalena, che cita i fratelli Sentii della tribù Oufentina.
Sopra uno dei bloccchi di serizzo si trova il quadro della Maddalena (XVI secolo) e la campana (Paolo Andrea Bizzozero, 1776), altri resti qui riportati della chiesa della Maddalena.

Altre opere sono presenti all'interno della chiesa: dietro l'altare una Crocifissione su tela del XVII secolo, una Giuditta con la testa di Oloferne e un Cristo con l'adultera, entrambi del XVII secolo.

In fondo si trovano le acquasantiere in marmo di Arzo (XIX secolo).

Gli affreschi delle volte (catino absidale: le tre virtù teologali: fede, speranza e carità; presbiterio: gloria del Santissimo Sacramento; aula: i quattro evangelisti; ingresso: gloria di Sant'Ambrogio) sono opera del pittore Cav. Francesco Lieti (1893).

L'organo è opera della ditta organaria varesina " Cesare Bernasconi e figlio Giovanni " del 1901, costruito su precedente Eugenio Biroldi del 1824.

All'ingresso è posta la cappella della Madonna delle Grazie costruita nel 1897, con un affresco di autore ignoto (XVI secolo), proveniente dalla chiesa precedente. Sono presenti tre statue: Sant'Agnese, San Francesco d'Assisi e un Sacro Cuore di Gesù.

Segue l'altare di Sant'Ambrogio e San Carlo Borromeo. La pala raffigura in primo piano i due santi, e nella parte superiore due angeli che reggono la croce con la reliquia del Santo Chiodo. La pala, recentemente restaurata, è firmata dal pittore Giovanni Battisti Bertini (Milano, 1799-1849).

A sinistra la cappella di San Giuseppe (1920 - 1926) voluta dal parroco Don Giuseppe Motta. Sull'arcone della cappella si notano pregevoli affreschi del battesimo di Gesù, sormontato da angeli ed Eterno Padre, opera del pittore Cesare Marelli. Sulla parete destra della cappella, affresco della morte di San Giuseppe, opera dell'artista Luigi Morgari. A sinistra, nella cappella, si trova il fonte battesimale in marmo di Arzo (XIX secolo), con mobile in noce e radica.

Poi l'altare della Beata Vergine del Rosario, circondato di quindici “tondi” rappresentanti i misteri gaudiosi, dolorosi e gloriosi del Rosario, dipinti da Giovanni Valtorta.

All’interno della sacristia si trova la spalla di muro della chiesa seicentesca con l’affresco di S. Ambrogio (strappo su tavola, ricollocato sui resti dell’originale), opera della scuola del Morazzone. Il santo è raffigurato in primissimo piano, in abiti liturgici, contornato da 4 angeli.