Täytä seuraava lause: 6. heinäkuuta 2009, kun Milan-joukkue kokoontui uudelleen esi-kauden harjoitteluun, Ambrosini nimitettiin virallisesti klubin kapteeniksi, perien käsivarren Paolo Maldinilta. 8. syyskuuta 2009 hän lisäsi sopimukseen vielä yhden vuoden, mikä pidentää hänen tiimiään ainakin vuoteen 2011. Hän voitti Serie A: n titteliä kaudella 2010-11 kolmella ottelulla kädessä. Hän allekirjoitti 19. toukokuuta 2011 uuden yhden vuoden sopimuksen. Hän oli toisella sijalla
Vuoden 2011-12 kaudella ja joukkueen suurten Filippo Inzaghin, Alessandro Nestan, Gennaro Gattuson ja Clarence Seedorfin lähtemisen jälkeen Ambrosinin raportoitiin harkitsevan tulevaisuuttaan klubilla, mutta Adriano Galliani onnistui vakuuttamaan Massimon allekirjoittamaan vielä yhden vuoden sopimuksen ja jatkamaan Milanon kapteenina kaudella 2012-13. Kaiken kaikkiaan Milan oli kolmannella sijalla Juventusin ja Napolin perässä, ja varmisti itselleen paikan seuraavan kauden mestaruuskilpailuun.