Besonders bekannt wurde Ambjørnsen mit seiner "Elling"-Reihe über einen schüchternen und fantasievollen Außenseiter, der sich nach einem Psychiatrie-Aufenthalt in der Welt zurechtfinden muss. Die Romane lieferten die Vorlage für die Filmkomödie "Elling" (2001), die bei der Oscar-Verleihung 2002 als bester fremdsprachiger Film nominiert war.

Zahlreiche Werke des Norwegers erschienen bei verschiedenen Verlagen auch in Deutschland, darunter "Sarons Haut" und die Romanreihe "Peter und der Prof". Erst vor einem Monat hatte Ambjørnsen angekündigt, Ende Juli sein letztes neues Werk herauszubringen, eine Kurzgeschichtensammlung mit dem Titel "Sorgen i St. Peter Ording" (Sorgen in Sankt Peter-Ording). 

Ambjørnsen war mit einer Deutschen verheiratet, der Autorin und Übersetzerin Gabriele Haefs. Die beiden lebten auch lange in Hamburg.