Народився 13 травня 1928 року в Бордо (Франція). В юнацькі роки став кіноманом і брав участь у багатьох змаганнях любительських короткометражних фільмів.
Його перший фільм було випущено у 1957 році і він отримав позитивні відгуки від критиків. Після ще декількох фільмів, на початку 1960-х років стає відомим режисером. У 1961 році входив до складу журі Каннського кінофестивалю. Ще декілька успішних кінокомедій, у тому числі два фільми із зіркою 1960-х Луї де Фюнесом («Оскар» і «Заморожений»), закріпили його положення як успішного режисера.
У 1978 році зняв фільм «Клітка для диваків», який у 1980 році отримав «Золотий глобус» у номінації «Найкращий фільм іноземною мовою». За нього ж Молінаро було висунуто на відзначення «Оскаром» за режисуру і написання сценарію.
У 1990-х роках здобув повторну популярність завдяки екранізації п'єси «Вечеря» (фільм «Вечеря» 1992 р.) і створенню фільму-біографії Бомарше (фільм «Безрозсудний Бомарше» 1996 р.).
В останні роки Молінаро в основному знімав для телебачення. Помер на 86-му році життя в Парижі, 7 грудня 2013 року від легеневої недостатності.