Molinaro regisseerde al meer dan zestig jaar films. Hij werkte onder meer met acteurs als Brigitte Bardot, Louis de Funès, Lino Ventura en Michel Serrault. Hij maakte succesvolle komische films als Oscar en Hibernatus.

Zijn bekendste werk La Cage aux Folles, een adaptatie van het Franse toneelstuk van Jean Pioret, verscheen in 1978 en werd voor meerdere Oscars genomineerd. De film gaat over twee homoseksuele mannen met een travestietenclub in Saint Tropez. Wanneer de zoon van een van de mannen gaat trouwen moeten ze tijdelijk proberen hun geaardheid en de club te verbergen. Er verscheen een remake van de komedie in 1996 onder de naam The Birdcage, met onder andere acteur Robin Williams.

In de jaren negentig verfilmde Molinaro nog een aantal toneelstukken, maar de afgelopen jaren maakte hij alleen nog films en series voor de televisie.