1976–1982 Michael Ambühl studiert an der ETH Zürich Betriebswissenschaften und angewandte Mathematik, doktoriert und arbeitet als Assistent, Oberassistent und Lehrbeauftragter an der Uni Zürich.
1982–1999 Er strebt eine diplomatische Karriere an, geht ins EDA. Nach Kinshasa und New Delhi wechselt Ambühl 1992 zur EU-Mission in Brüssel. Er löst die Knacknuss des Schwerverkehrs durch die Alpen in den ersten bilateralen Abkommen unter Führung des heutigen Präsidenten des IKRK, Jakob Kellenberger. 1999 wird er zum Botschafter ernannt.
1999–2005 Als Chef des Integrationsbüros schafft Ambühl den Durchbruch. Er ist Chefunterhändler der zweiten Runde der bilateralen Abkommen.
2005–2010 Ambühl ist als Staatssekretär die Nummer zwei im EDA hinter Bundesrätin Micheline Calmy-Rey. Er verhandelt den Gasvertrag mit Iran, ist Mediator im Türkei-Armenien-Konflikt, versucht den Konflikt mit Libyen zu lösen, handelt den Staatsvertrag mit den USA in Sachen UBS aus.
2010–2011 Im März 2010 ernennt ihn der Bundesrat zum Staatssekretär im Finanzdepartement, wo Ambühl das neu geschaffene Sekretariat für internationale Finanzfragen leitet.