Nach seinem Studium an der Guildhall School of Music and Drama in London spielte Molina zunächst Theater. Er war unter anderem in den Theaterstücken Die Nacht des Leguan von Tennessee Williams und Die Gunst der Stunde von David Mamet zu sehen. Seinen ersten Filmauftritt hatte er 1981 in der Eröffnungssequenz des Indiana-Jones-Films Jäger des verlorenen Schatzes in der Rolle des Dschungelführers Satipo. Ab diesem Zeitpunkt war er sozusagen der „Ausländer für alle Fälle“, denn er spielte im Laufe seiner Karriere Franzosen, Belgier, Iraner, Russen, Briten, Kubaner, Spanier oder Mexikaner. In jeder dieser Rollen war er überzeugend, was er selbst in einem Interview auf seine multikulturelle Erziehung zurückführte.
Jeder seiner Rollen verlieh Molina besondere Charakterzüge. Als eifersüchtiger schwuler Freund erschlug er Joe Orton (Gary Oldman) in Das Stürmische Leben des Joe Orton, in Nicht ohne meine Tochter zwang er seine Ehefrau Sally Field durch Prügel zum Lesen des Korans, und in Boogie Nights wiederum verkörperte er einen verrückten Dealer. 2002 war Molina im zweifach oscarprämierten Film Frida zu sehen, in dem er an der Seite von Salma Hayek den mexikanischen Maler Diego Rivera spielt. Weitere bekannte Rollen sind die des Superschurken Dr. Octavius in dem Film Spider-Man 2, welche er in Spider-Man: No Way Home (2021) erneut spielte, und die des Bischofs Aringarosa in The Da Vinci Code – Sakrileg.
Molina ist der Sohn eines Spaniers und einer Italienerin. Er war mit der Schauspielerin Jill Gascoine, die an der Alzheimer-Krankheit erkrankt war, von 1986 bis zu ihrem Tod im April 2020 verheiratet.[1] Im August 2021 heiratete er die Regisseurin Jennifer Lee.[2]
Synchronstimme
Molina wurde in Deutschland meist von Bernd Rumpf synchronisiert. Der Versuch, Roland Hemmo als seine deutsche Stimme zu etablieren, scheiterte. Bei Spider-Man 2 kam es zu einer zweiteiligen Besetzung, da hier im Computerspiel – aus Molinas Besetzung im Film resultierend – Bernd Rumpf in der Rolle des Doc Ock zu hören war, während Molina im Film jedoch von Roland Hemmo gesprochen wurde.