Альфред Молина дебютировал как актёр в ситкомеThe Losers в 1978 году. В кино впервые появился в 1981 году — это роль второго плана в первом фильме об Индиане Джонсе, «В поисках утраченного ковчега». Первая серьёзная роль относится к 1985 году, когда Молина появился в фильме «Письмо к Брежневу». До начала 1990-х годов Молина много работал в телесериалах, но затем оставил телевидение ради кино и театра. В середине десятилетия переехал в США.
У Молины есть дочь Рэйчел (род. 1980) от прошлых отношений[3]. В 1986 году он женился на актрисе и писательнице Джилл Гаскойн[англ.][4], которая была на 16 лет старше мужа. В пожилом возрасте Гаскойн страдала болезнью Альцгеймера и уже в 2016 году находилась в продвинутой стадии заболевания[3], 29 апреля 2020 года Джилл Гаскойн скончалась.
В ноябре 2019 года режиссёр Дженнифер Ли подтвердила, что состоит в отношениях с Молиной[5]. Пара сыграла свадьбу в августе 2021 года[6].
Молина имеет двойное гражданство Великобритании и США[7].