Carlo Ambrosio nació en Roma el 9 de marzo de 1958. Comenzó a estudiar guitarra clásica a los cinco años, cuando pidió una como regalo de cumpleaños. Tras cuatro años de estudio autodidacta, continuó sus estudios de guitarra en Londres, asistiendo a cursos de composición, dirección de orquesta y violonchelo en el Royal College of Music. En 1972, comenzó a estudiar el laúd renacentista.

En 1975 inició su carrera concertística, actuando como solista de laúd y guitarra, en dúos con diversos instrumentos, con orquestas y en un quinteto de cuerdas, con más de 2500 conciertos en todo el mundo. Tras interrumpir su carrera como intérprete en 1990 para dedicarse exclusivamente a la composición y la grabación, retomó su actividad concertística en 2003, actuando en Suecia, Finlandia, Estonia, Rusia, Suiza, Francia, Bélgica, España, Inglaterra, Alemania, Polonia, Hungría, Israel, Egipto, China, Pakistán e Italia en el marco de festivales y temporadas de música de cámara.

Entre las salas más prestigiosas que han acogido sus conciertos en solitario se encuentran: el Carnegie Recital Hall de Nueva York, el Wigmore Hall de Londres, la Tonhalle de Zúrich, la Musikhalle de Hamburgo, el Concertgebouw de Ámsterdam, la Sala Sinfónica Sibelius de Helsinki, el Palacio de Bellas Artes de Bruselas, la Sala Sinfónica Henry Crown de Jerusalén, el Palau de la Música de Valencia y el Teatro Kirov de Leningrado.

Entre 1980 y 1989 colaboró ​​asiduamente con los Institutos Culturales Italianos en el extranjero, ofreciendo numerosos conciertos para ellos: Mogadiscio, Nairobi, Lusaka, Lourenço Marques, Túnez, El Cairo, Tel Aviv, Estambul, Ankara, Esmirna, Zagreb, Belgrado, Atenas, Zúrich, Berna, Basilea, Bruselas, Ámsterdam, Hamburgo, Kiel, Stuttgart, Múnich, Fráncfort, Copenhague, Estocolmo, Helsinki, Turku, Oslo, Barcelona, ​​Madrid, Lisboa, Oporto, Coímbra, Budapest, Varsovia, Nueva Delhi y Pekín.

En 1977 fue profesor visitante en el Montclair State College de Nueva Jersey (EE. UU.). Posteriormente impartió clases en la Universidad de Jyväskylä (Finlandia), la Academia Sibelius de Helsinki, la Universidad de Turku , el Conservatorio Devlet y la Universidad Mimar Sinan de Estambul, y el Conservatorio Victoria (Seychelles). Durante sus numerosas giras por Europa y el resto del mundo, ha impartido clases magistrales, seminarios y conferencias sobre temas musicológicos