2009年7月6日,ミラノがプレシーズントレーニングのために再結成した際,アンブロシニはパオロ・マルディニの腕帯を継承し,公式にクラブのキャプテンに任命された. 2009年9月8日,彼は彼の契約に1年追加し,少なくとも2011年までチームと滞在を延長した. 彼は2010年11年のシーズンで3試合でセリエAのタイトルを獲得し,街のライバルであるインターナショナレオンに勝った. 2011年5月19日,彼は新しい1年間の契約に署名した. 2011/12シーズンで2位で落第した.
チームメイトのフィリッポ・インザギ,アレッサンドロ・ネスタ,ジェナロ・ガトゥーソ,クラレンス・シードルフの離脱により,アンブロシニはクラブでの将来を考えていると報じられたが,アドリアーノ・ガリアーニはマッシモに1年間の契約を締結させ,2012年から13年のシーズンのミランのキャプテンを務めるように説得することができた. 数回の敗北で非常に厳しいスタートの後,ミランは最終的にシーズン3位でチャンピオンユベントスと準優勝ナポリの後ろに,次のシーズンのチャンピオンズリーグ予選プレーオフに席を確保した.