Je uznávaným a všestranným britským hercem, který má na svém kontě více než sedmdesát filmů, televizních pořadů a divadelních her. Minulý podzim se objevil v kritikou velice ceněném snímku Škola života a s Dawn French také natočil pro stanici BBC komediální seriál. Na přelomu podzimu a zimy 2009 měla ve slavném Donmar Warehouse ve Spojeném království premiéru divadelní hra Red, která v dubnu 2010 zamířila i na Broadway. V roce 2006 se Molina objevil ve snímku Šifra Mistra Leonarda v režii Rona Howarda pro studio Sony Pictures. V těchto studiích si v roce 2004 pod taktovkou Sama Raimiho zahrál ve filmu Spider-Man 2 zlomovou roli Doktora Octopusse. Mezi jeho další významné snímky patří též Frida se Salmou Hayek, Edwardem Nortonem, Geoffreym Rushem a Ashley Judd, za který byl nominován na cenu za nejlepší výkon ve vedlejší roli v rámci BAFTA, Screen Actors Guild, Chicago Film Critics Association a Broadcast Critics Association. Molina si také zahrál v thrilleru Identita s Johnem Cusackem, Rayem Liottou a Amandou Peet či ve filmech Jima Jarmusche Kafe a cigára a Mrtvý muž. Na filmovém plátně debutoval v roce 1981 malou rolí v Dobyvatelích ztracené archy. V roce 1987 vzbudil zaslouženou pozornost v dramatu Stephena Frearse Prick Up Your Ears, kde ztvárnil homosexuálního Kennetha Halliwella, milence dramatika Joea Ortona. V následujícím desetiletí se jeho kariéra utěšeně rozvíjela. Zahrál si například nešťastného manžela z vyšší třídy ve filmu Mikea Newella Čarovný duben, v roce 1993 malíře Titorelliho v adaptaci Kafkova románu Proces a nevyzpytatelného perského manžela ve snímku Bez dcerky neodejdu. V roce 1997 se objevil v Andersonově snímku Hříšné noci a o dva roky později v jeho úspěšném dramatu Magnolia. Za obě tyto role byl nominován na cenu SAG. Stejně tak vytrvale dokazoval svou schopnost zahrát postavy celé řady národností, kdy ztvárnil kubánského imigranta ve snímku Miry Nair Perezovi a řecko-amerického právníka ve snímku Předtím a potom. Za posledních deset let byl Molina potřetí nominován na cenu SAG za roli v romantické komedii Lasse Hallströma Čokoláda a poté s tímto režisérem natočil také po boku Richarda Gerea snímek Skandál. Navzdory rozsáhlé a úspěšné filmové a televizní kariéře je Molina po celou dobu věrný divadlu. Za svůj výkon ve hře Davida Mameta Speed the Plow byl nominován na cenu Olivier. Za svou broadwayskou roli z roku 1998 ve hře Yasminy Reza Art, v níž účinkoval s Alanem Aldou a Victorem Garberem, byl dvakrát nominován na prestižní cenu Tony. Před nedávnem sklidil v roce 2004 velké ovace coby Tevye ve hře Fiddler On the Roof. Tato role mu vynesla další nominaci na cenu Tony. V roce 2006 si pak zahrál ve hře Višňový sad.