Od najmłodszych lat wiedziała, co chce robić w życiu. Już jako 10 latka uczęszczała do szkoły dla modelek. Mając 11 lat przeszła operację plastyczną uszu, które jej zdaniem za bardzo odstawały. Komplikacje po operacji ciągnęły się przez kilka lat, przez co modelka stała się zagorzałą przeciwniczką chirurgicznego poprawiania urody.

Piętnastoletnia Ambrosio wzięła udział w konkursie "The Look Of The Year". Choć nie zdobyła żadnego tytułu, już rok później miała podpisany kontrakt z jedną z ważniejszych agencji. Początki jej kariery to głównie okładki do brazylijskiego wydania Elle i kampanie dla marki Guess. Pracowała również dla Revlonu czy Emporio Armani.

W 2007 roku AskMen.com umieścił ją na 6. miejscu rankingu najbardziej pożądanych kobiet świata.