Le tribunal de grande instance de Paris ayant une compétence nationale sur les affaires de terrorisme, François Molins a été chargé des attaques majeures survenues en France : notamment en mars 2012, les tueries perpétrées par Mohammed Merah à Toulouse et Montauban, la tuerie à "Charlie Hebdo", les attentats du 13 novembre 2015, l'attentat du 14 juillet 2016 à Nice, l'attentat de Saint-Étienne-du-Rouvray et l'attentat du 20 avril 2017 sur l'avenue des Champs-Élysées. Qualifié par la presse de et par ses anciens collègues de ou de , il apparaît comme l'une des figures les plus reconnues de l'institution judiciaire française . Il est également chargé de l'enquête sur les tentatives d'attentats prévus le par la cellule terroriste de Strasbourg et Marseille.