El Profesor Molina nació en la Ciudad de México en 1943. Posee el grado de Ingeniero Químico de la Universidad Nacional Autónoma de México (1965), un posgrado en Cinética de Polímeros de la Universidad de Friburgo, Alemania (1967) y un doctorado en Fisicoquímica de la Universidad de California, Berkeley (1972).

El Doctor Molina fue profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en el periodo 1989-2004; profesor e investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México entre 1967 y 1968; de la Universidad de California, Irvine entre 1975 y 1979 y del Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto Tecnológico de California (CALTECH) en el periodo 1982 a 1989.

El Profesor Molina es un pionero de la química de la capa de ozono de la estratosfera; fue coautor de la publicación en 1974 en la revista británica Nature del artículo original prediciendo el adelgazamiento de la capa de ozono como consecuencia de la emisión de ciertos gases industriales, los clorofluorocarburos (CFCs), que estaban siendo usados como refrigerantes, solventes, propelentes, etc. Sus investigaciones condujeron al Protocolo de Montreal de las Naciones Unidas, un tratado que prohíbe la producción de CFCs en los países desarrollados desde 1996. Este es el primer tratado internacional que ha prácticamente resuelto un problema ambiental a escala global.

El Profesor Molina y su grupo de investigación publicaron una serie de artículos entre 1976 y 1986 que identificaron las propiedades químicas de compuestos que juegan un papel esencial en la descomposición del ozono de la estratosfera. Subsecuentemente demostraron en el laboratorio la existencia de una nueva clase de reacciones químicas que ocurren en la superficie de partículas de hielo incluyendo aquellas que están presentes en la atmósfera. También propusieron y demostraron en el laboratorio una nueva secuencia de reacciones catalíticas que explican la mayor parte de la destrucción del ozono en la estratosfera polar. Más recientemente el Profesor Molina ha estado investigando la química de la contaminación atmosférica en la baja atmósfera. También está involucrado en trabajos interdisciplinarios colaborando con expertos en múltiples disciplinas para enfrentar el problema de la degradación de la calidad del aire en las grandes ciudades del planeta.

El Profesor Molina es miembro de la Academia Nacional de Ciencias y del Instituto de Medicina de los Estados Unidos, de la Pontificia Academia de las Ciencias del Vaticano, de la Academia Mexicana de Ciencias, la Academia Mexicana de Ingeniería, miembro del Colegio Nacional y de varias otras instituciones. Ha recibido numerosos galardones por sus trabajos, incluyendo más de 18 doctorados Honoris Causa, el Premio Tyler de Energía y Ecología en 1983, el Premio Sasakawa de las Naciones Unidas en 1999 y el Premio Nobel de Química en 1995.

En la actualidad, el Doctor Mario Molina es Profesor de la Universidad de California, San Diego (UCSD), donde es miembro del Departamento de Química y Bioquímica y del Instituto de Oceanografía Scripps. Asimismo, desde 2005 preside el Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos sobre Energía y Medio Ambiente, localizado en la Ciudad de México.