Estudos sugerem que, para sobreviver às mudanças no ambiente de negócios, as organizações devam tornar-se ambidestras. Uma organização ambidestra combina esforços de exploitation, que dizem respeito ao refinamento do existente e, dessa forma, envolvem controle, certeza, redução da variância e aumento da eficiência, com esforços de exploration, que dizem respeito a novas oportunidades e, portanto, envolvem experimentação, pesquisa e descoberta. Para o balanceamento de exploration e exploitation, a organização pode adotar o modelo contextual, sequencial ou estrutural, e cada um deles é acompanhado de vantagens e limitações. Por ser um campo emergente, há poucos estudos sobre como as organizações buscam e desenvolvem a ambidestria e seus impactos nos resultados de inovação. Neste trabalho procura-se preencher essas lacunas, com base num estudo de caso único do grupo Saint-Gobain, uma organização complexa e com histórico de sucesso na adaptação ao longo dos anos. Como resultado, foi possível relacionar os antecedentes ambientais e organizacionais da ambidestria com os diferentes modelos para sua implementação, abordando num único estudo seus modelos estrutural, sequencial e contextual, diferentemente de estudos anteriores, focados num modelo específico de ambidestria. Buscou-se neste estudo apontar as situações em que cada modelo pode ser adotado como resposta a fatores ambientais claros e de curto prazo, ou incertos e sem expectativa definitiva, e num contexto em que fatores organizacionais são favoráveis, ou que demandam novos recursos ou adoção de práticas gerenciais não vigentes. Adicionalmente, foi possível analisar o impacto dos diferentes modelos de ambidestria no desempenho em inovação, relacionando-os com fluxos de inovações conclusas e operantes e qualificando-os como inovações no core, adjacentes e transformacionais. Como contribuição para a teoria, foi proposto um modelo conceitual cujos antecedentes ambientais e organizacionais, incluindo a ambição de inovação, servem como base para a escolha dos diferentes modelos de ambidestria possíveis. O modelo foi apresentado à empresa estudada e mostrou-se útil para organizar e priorizar os fluxos de inovação, servindo ainda como base para melhorar o desenho organizacional.