D'Ambrosio se graduó en derecho en Nápoles en 1952. En 1957, fue asignado al Ministerio Público en el Juzgado de Nola, luego fue trasladado al Juzgado de Voghera, y finalmente a Milán; allí D'Ambrosio juzgó la investigación criminal del atentado de Piazza Fontana, y fue fiscal en el juicio Banco Ambrosiano, entre otras cosas. En 1989, fue elegido para dirigir el departamento contra el crimen organizado y desde 1991 dirigió el departamento especial cubriendo crímenes contra la administración pública. En 1992 entró en el grupo de magistrados de Manos Limpias lo que le dio una gran notoriedad.