Фамилия Амброссимов — редкий случай в русском ономастиконе. Она образована от имени Амброссим, которое представляет собой народную, разговорную форму канонического крестильного имени Амвросий. В церковной традиции имя Амвросий (от греч. ambrotos — «бессмертный, божественный») носил, например, святой Амвросий Медиоланский. В быту, особенно среди простых людей, сложное для произношения имя упрощали: Амвросий превращался в Абросима, а в некоторых говорах — в Амбросима. Двойное «с» в фамилии (Амброссимов) могло закрепиться под влиянием книжного написания или как графическая особенность, встречающаяся в фамилиях духовенства.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Амброссимов буквально значит «сын Амброссима». По сословной принадлежности предки могли быть крестьянами или мещанами, но не исключено, что фамилия возникла в среде церковнослужителей. В синодальных списках и клировых ведомостях XIX века нередко встречаются двойные «с» в фамилиях семинаристов, чтобы подчеркнуть книжное происхождение имени, отличное от простонародного «Абросимов». Таким образом, Амброссимов — это более архаичный, «учёный» вариант фамилии от того же корня, что и массовые Абросимовы или Амвросимовы.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и центральным губерниям, но везде остаётся крайне редкой. В современных справочниках и телефонных книгах её носители насчитываются единицами, что делает Амброссимова не просто фамилией, а почти уникальным родовым знаком.