In storia dell’arte questo periodo è stato spesso definito «rinascenza carolingia». Ovunque si recuperarono i modelli classici, pur reinterpretati per dare vita a nuovi capolavori. Lo si vede a Roma con i mosaici bizantineggianti nel sacello di San Zeno in santa Prassede, a Lorsch dove viene costruita una porta a tre archi quasi come un arco di trionfo e nella capitale, Acquisgrana, dove viene costruita una cappella palatina di forma ottagonale ispirata al battistero di San Giovanni in Laterano e al mausoleo di Santa Costanza. I nuovi monumenti sono innovativi perché nascono per esigenze nuove in un’epoca diversa: è una rielaborazione del modello non una semplice imitazione.

La facciata a capanna nel suo complesso si presenta alquanto bassa. Due logge – molto diverse – si sovrappongono tra loro, composte da archetti pensili che ne ingentiliscono l’esterno. La parte superiore del loggiato è costituita da cinque arcate, le quali differiscono in altezza, dove la più alta si presenta posizionata centralmente, mentre le arcate più basse si trovano verso i lati della facciata. Differentemente, quella inferiore consta di tre arcate uguali, che si uniscono con il portico, formando un’unica struttura. Ai lati della facciata ci sono due campanili risalenti a periodi storici differenti: quello situato a sud è similare ad una torre di difesa e prende il nome di “Torre dei Monaci” – risalente allo VIII secolo -venendo attribuita agli stessi monaci che vivevano all’interno dell’edificio; parallelamente – costruito con mattoni di scarso valore – la torre nord, definita “Torre dei Canonici“, è edificata nel XII secolo, ad eccezione degli ultimi due piani che sono stati costruiti successivamente, nel XIX secolo.

Internamente, la basilica è divisa in tre navate, ognuna delle quali terminante con un’abside. La spazialità è composta dall’alternanza di grandi pilastri appartenenti alla navata centrale con altri di dimensioni ridotte, facenti parte delle navate laterali. La pianta è longitudinale e le sue dimensioni sono identiche a quelle presenti nel quadriportico se non vengono presi in considerazione le absidi. La navata centrale è costituita da quattro campate quadrate e l’ultima campata quadrata – in prossimità del presbiterio – è ricoperta da una cupola, le altre differentemente presentano una volta a crociera. Nelle navate laterali si trovano i matronei. Lo studio della luce è stato pensato solamente passante dalle aperture presenti sulla facciata e dalle finestre che si trovano nell’abside. Proseguendo con l’analisi troviamo il sacello (cappella) di San Vittore in Ciel d’Oro – una cappella costruita nel IV secolo, prima della basilica stessa e dedicata dal vescovo Materno a San Vittore – un mosaico che raffigura alcuni santi, tra i quali anche Sant’Ambrogio. L’edificio sacro ha anche una cripta costruita nella seconda metà del X secolo. Sul catino absidale compare un mosaico che rappresenta il Cristo in trono, giudice, seduto con in mano il libro della legge aperto. Ai lati del Cristo si trovano i due santi martiri Gervasio e Protasio e sopra – in volo – due arcangeli, mentre ai suoi piedi compaiono tre medaglioni con le immagini di santi legati ad Ambrogio: Satiro e Marcellina, fratelli di Ambrogio, e Candida, martirizzata durante le persecuzioni romane.

All’interno del manufatto fu costruito, tra l’830 e l’840, il magnifico altare voluto dal vescovo Angilberto. Il committente è ritratto su una delle lastre nell’atto di offrire l’altare al santo. L’aspetto è quello di una grande cassa, quasi fosse un sarcofago fatto per contenere le reliquie dei santi. Il lato visibile dai fedeli è diviso in tre sezioni: in quella centrale vi è una grande croce con il Cristo Pantocratore al centro. Sulle braccia della croce campeggiano i simboli dei quattro evangelisti: il leone di Marco, l’aquila di Giovanni, il toro di Luca e l’angelo di Matteo. Nei quattro angoli vi sono i dodici apostoli divisi in quattro gruppi da tre, perfettamente simmetrici. Ai lati scene della vita di Cristo; le varie parti dell’opera sono separate da cornici decorate con pietre preziose e smalto cloisonné. La parte dell’altare rivolta verso l’officiante, è egualmente tripartita. Ai lati vi sono scene della vita del santo fondatore della Basilica ma al centro, sotto gli arcangeli Michele e Gabriele, è rappresentato il santo in due situazioni analoghe ma diverse. Da una parte Ambrogio incorona Angilberto, che è inginocchiato nell’atto di offrigli l’altare stesso, dall’altra incorona Vuolvino “magister phaber”.