Александр Полянский — из старинного священнического рода из села Пителино Елатомского уезда Тамбовской губернии (ныне Рязанская область). В 1887 году, девятилетним, поступил в Шацкое духовное училище Тамбовской губернии. В 1899 году окончил Тамбовскую духовную семинарию, в том же году поступил в Казанскую духовную академию. В 1901 году был пострижен в монашество с именем Амвросий и рукоположен во иеродиакона, в 1902 году — во иеромонаха.
После окончания Казанской духовной академии в 1903 году со степенью кандидата богословия был назначен преподавателем в Киевскую духовную семинарию и определен в число братии Киево-Печерской лавры в звании соборного иеромонаха.
В 1906 году был назначен ректором Киевской семинарии и возведен в сан архимандрита. Отличался глубоким благочестием и смирением, пользовался уважением как учеников семинарии, так и священноначалия, в частности митрополита Киевского и Галицкого Флавиана (Городецкого). Не раз поднимался вопрос о хиротонии Амвросия в сан епископа, но, ценя его благочестие и труды на поприще подготовки юношей к церковному служению, митрополит Флавиан всякий раз в этом случае говорил: «Он мне нужен». 22 октября 1918 года был хиротонисан во епископа Винницкого, викария Подольской епархии.
С 1922 года — правящий епископ Каменец-Подольский и Брацлавский.
Обновленческий Подольский архиепископ Пимен (Пегов) предложил епископу Амвросию вступить в обновленческую организацию. После отказа Амвросия Пимен и товарищ председателя обновленческого ВЦУ подали доклады в ОГПУ, на основании которых Амвросий был арестован по ложному обвинению в том, что якобы укрывал бывших офицеров царской армии, рукополагая их во священников.
В 1923 году был выслан из Украины и поселился в Москве, а Подольская епархия при поддержке советских властей была совершенно разгромлена обновленцами: в Виннице, например, не осталось ни одного православного храма.
В конце сентября 1923 года был участником собрания 27 архиереев, в московском монастыре Донской иконы Божией Матери обсуждавших вопросы, связанные с примирением с обновленцами. По итогам тайного голосования оказалось, что большинство архиереев, в т. ч. Амвросий, высказалось против примирения и объединения с обновленцами.
В 1924 году снова подвергся аресту и находился в заключении 10 дней. После освобождения служил в храмах Москвы, регулярно проповедовал. 12 апреля 1925 года принимал участие в погребении св. патриарха Тихона. Подписал акт о передаче высшей церковной власти митрополиту Крутицкому Петру (Полянскому).
В этом же году был вновь назначен управляющим Каменец-Подольской епархией, но выехать в нее не успел. В конце ноября 1925 года в Москве были арестованы все архиереи, которые оказывали помощь патриаршему местоблюстителю сщмч. митрополиту Петру (Полянскому) в управлении Русской православной церкви, среди них был и епископ Амвросий. Ему, как и епископу Герману (Ряшенцеву), было предъявлено обвинение, что он состоял членом так называемого «Даниловского синода». Во время следствия содержался в Бутырской тюрьме.
21 мая 1926 года Особым совещением при коллегии ОГПУ СССР епископ был к 3 годам концлагерей, по обвинению: «являлся деятельным участником церковно-монархической группы, поставившей себе целью использование церкви в целях нанесения ущерба соввласти, путем концентрации антисоветского элемента» (ст.62, 68 УК РСФСР). Вместе с архиепископом Херсонским сщмч. Прокопием (Титовым) был отправлен в Соловецкий лагерь особого назначения (СЛОН).
В июле 1926 года года принимал участие в составлении «Памятной записки соловецких епископов».
30 ноября 1928 года епископу Амвросию и архиепископу Прокопию было объявлено, что они ссылаются на 3 года в Уральскую область. 7 апреля они прибыли в Тобольский изолятор, откуда их в тот же день освободили. 9 апреля епископы вновь были арестованы и заключены в Тобольскую тюрьму, где пробыли полтора месяца.
С началом судоходства они были доставлены в город Обдорск (ныне Салехард, Ямало-Ненецкий АО). Через месяц епикоп Амвросий был отправлен в деревню Шурышкары Остяко-Вагульского района, где пробыл до 5 июля 1931 года, после чего был возвращен в Обдорск.
30 июля 1931 года епископ Амвросий и архиепископ Прокопий вновь были арестованы. Подлинной причиной ареста явилась благочестивая жизнь святителей, продолжавших и в ссылке совершать богослужения, а также переписка с находившимся на Крайнем Севере патриаршим сестоблюстителем митрополитом Петром.
В сентябре 1931 года следствие по делу Амвросия и архиепископа Прокопия было закончено, архиереи отправлены в Тобольскую тюрьму.
14 декабря 1931 года Особое совещание при коллегии ОГПУ приговорило епископа Амвросия и архиепископа Прокопия к ссылке в Казахскую АССР на 3 года.
По некоторым данным, весной 1932 года епископ Амвросий находился в Алма-Ате.
В начале сентября 1932 года прибыл в город Туркестан. Там владыке сказали, что местом жительства ему определено село Сузак, в 120 км от Туркестана. В дороге епископ получил сильные солнечные ожоги и едва добрался до места ссылки. По приезде в Сузак он попал в больницу, где скончался 20 декабря 1932 года.