Sant'Ambrogio di Torino sorge su una collina morenica a 356 metri d'altitudine, dominato dalle vette del Monte Pirchiriano (936 m) e del Picco del Farò (909 m). Il territorio, con una superficie di soli 8,4 km² e una densità di 538 ab/km², è un punto di partenza per due sentieri escursionistici che conducono a belvedere e grotte naturali, come la Grotta. Dista 122 km dal mare e fa parte dell'area collinare del Piemonte, gravitando sul sistema locale del lavoro di Torino.
L'economia locale si basa su un reddito medio di 23.087 € e un prezzo immobiliare di 907 €/m², con una copertura FTTH dell'80%. Il borgo è noto per essere la culla del Gianduiotto di Torino IGP, mentre la zona rientra nell'area di produzione di denominazioni come Erbaluce di Caluso DOCG, Piemonte DOC, Bra DOP e Castelmagno DOP. La pressione fiscale è del 16,7%.
Con un'età media di 46,5 anni e un indice di vecchiaia di 225, la popolazione registra un saldo naturale negativo (-28). Il clima è caratterizzato da una temperatura media di 6,2 °C e precipitazioni annue di 1.906 mm. Il patrimonio culturale comprende 14 monumenti e un museo, mentre il rischio idrogeologico è alto e il suolo consumato è il 17,6%. Nelle vicinanze si trovano i siti UNESCO di Torino e Ivrea.
