Mario Molinas foreldre var juristen og dommeren Roberto Molina Pasque, som ble Mexicos ambassadør til Etiopia, Australia og Filippinene, og hans hustru Leonor Henríquez. Som barn omgjorde han et baderom til sitt eget lite laboratorium, med lekemikroskoper og -kjemisett. Han så hen til sin tante Esther Molina, som var kjemiker, og hun hjalp ham med eksperimentene på badet.