En el contexto de la búsqueda mundial de un desarrollo verde y sostenible, hay una creciente importancia en mejorar el rendimiento ambiental, social y de gobernanza (ESG) de las empresas manufactureras. Con el auge de la transformación digital y los desafíos ambientales urgentes, la inteligencia artificial (IA) ha surgido como una herramienta crucial para que las organizaciones manufactureras obtengan una ventaja competitiva en sostenibilidad. Si bien el papel de las tecnologías digitales en la mejora de ESG ha sido ampliamente discutido, hay una exploración académica limitada sobre el impacto específico de la IA en el rendimiento ESG de las empresas manufactureras, así como los mecanismos subyacentes desde una perspectiva de IA. Abordando esta brecha de investigación, este estudio construye un modelo teórico de la IA que afecta el rendimiento ESG de las empresas manufactureras utilizando una muestra de empresas manufactureras cotizadas en China de 2012 a 2022. Además, este estudio examina el papel de los mecanismos mediadores de la innovación verde ambidiestra, así como las diferencias en los mecanismos intrínsecos desencadenados por el equilibrio de la innovación verde ambidiestra y el tamaño de la empresa. Los hallazgos indican que la aplicación de la tecnología de IA promueve efectivamente mejoras en el rendimiento ESG de las empresas manufactureras, siendo la innovación verde ambidiestra un mediador positivo. Además, las empresas manufactureras con un fuerte equilibrio de innovación verde ambidiestra y mayor escala exhiben efectos mejorados de la IA en el rendimiento ESG. Este estudio sirve para complementar la literatura existente sobre la mejora del rendimiento ESG, esclarecer la justificación teórica detrás del rendimiento no económico de las empresas habilitadas por IA y extender la aplicación de la teoría del dualismo organizacional a nuevos contextos.