Milwaukee BrewersRediger
Molitor startede som shortstop, men flyttede derefter til anden base, da Robin Yount vendte tilbage efter en kortvarig skade. Han fik sin MLB-debut i 1978, spillede i 125 kampe og ramte .273 med 6 homeruns, 45 RBIs og 30 stjålne baser. I 1981 tilbragte han tid på center field og højre field for at undgå de skader, der var forbundet med infield-spil. Molitor blev flyttet til tredje base før 1982-sæsonen. Molitor var en del af et ungt Milwaukee Brewers-hold, der i 1982 tabte World Series i syv kampe til St. Louis Cardinals. Molitor slog .355 i løbet af serien. I kamp 1 havde han fem hits, hvilket var en World Series-rekord. I løbet af 1982-sæsonen ramte han .302 og førte den amerikanske liga (AL) med 136 scorede point. Den 12. maj slog han tre homeruns mod Royals i et nederlag på 9-7.
Molitor kæmpede med skader i store dele af sin tidlige karriere og blev sat på invalidelisten seks gange mellem 1980 og 1986. I 1984 kæmpede Molitor med albueproblemer, spillede kun 13 kampe og blev i sidste ende opereret i et forsøg på at redde sin karriere. Han spillede 140 kampe i 1985 og scorede .297 med 10 homeruns og 48 RBIs. Han fulgte det op med et gennemsnit på 281, 9 homeruns og 55 RBI i 1986. Samme år pådrog han sig en skade i en hamstring, vendte tilbage i et par dage, hvorefter han på ny beskadigede den. Han spillede i 105 kampe i den sæson.
Molitor tiltrak sig national medieopmærksomhed i 1987 under sin 39-spilers hiting streak. I slutningen af denne periode skrev klummeskribenten Mike Downey, at “det fantastiske ved Paul Molitor’s seneste bat-o-rama er ikke, at han har slået i 33 kampe i træk, men at han har spillet i 33 kampe i træk”. Denne stime sluttede med Molitor i on-deck cirklen, da Rick Manning fik et slag i slutningen af kampen for at slå Cleveland Indians den 26. august 1987. Fansene buhede Manning ud for at have kørt det vindende point ind og dermed frataget Molitor en sidste chance for at nå 40 kampe. Denne stime er den femte længste i moderne baseballhistorie og er den længste siden Pete Rose’s 44-spilshitstreak i 1978.
Toronto Blue JaysRediger
Og selv om Molitor ønskede at blive i Milwaukee, da han blev free agent efter sæsonen i 1992, tilbød franchisen ham en etårig kontrakt med en lønnedgang på 900.000 dollars (til 2.5 millioner dollars), mens Toronto Blue Jays tilbød en treårig aftale til 13 millioner dollars (23.000.000.000 dollars i nuværende dollar), hvilket førte til, at han underskrev med Blue Jays. Agenten Ron Simon sagde: “Jeg talte også med Milwaukee, men det blev klart for os, at Milwaukee ikke havde den samme interesse i at skrive under med Molitor, måske på grund af deres økonomiske situation.”
Molitor blev hurtigt en offensiv kæmpe. I 1993 førte Molitor AL i antal pladeoptrædener (725) og hits (211) og ramte .332 med 22 homeruns og 111 RBI. Han vendte tilbage til slutspillet for første gang siden 1982 og var en vigtig del af Blue Jays’ andet verdensmesterskab. Molitor slog 2 doubler, 2 tripler og 2 homeruns i serien og vandt World Series MVP-prisen og slog en World Series-rekord ved at slå .500 (12-for-24) i serien med seks kampe. Efter at have spillet DH hele sæsonen spillede Molitor desuden kamp 3 i World Series på første base og kamp 4 og 5 på tredje base i de kampe, der blev spillet i Philadelphia.
I 1994, en sæson med strejke, slog Molitor .341 og førte AL i spillede kampe (115) og singles (107). Han stjal også 20 baser i den sæson uden nogensinde at blive fanget, hvilket var én mindre end Kevin McReynolds’ rekord fra 1988 i Major League med 21. Molitors gennemsnit faldt til 0,270 i 1995, hans laveste karakter i mere end ti år.
Minnesota TwinsRediger
Han forlod Blue Jays efter sæsonen 1995 og sluttede sig til sin hjemby Minnesota Twins i de sidste tre sæsoner af sin karriere, hvor han fik sit 3.000. hit. Han var den første spiller til at nå det 3.000 hits-plateau med en triple. Molitor glædede sig over muligheden for at spille sammen med Twins-superstjernen Kirby Puckett, men Puckett fik glaukom i løbet af forårstræningen i 1996, der satte en stopper for karrieren, og han spillede aldrig mere. I 1996 blev Molitor den anden 40-årige efter Hall of Famer Sam Rice, der havde en sæson med 200 hits, og han førte ligaen med 225, mens han også førte ligaen i singler med 167 hits. Molitor er også fortsat den sidste MLB-spiller, der har kørt 100 eller flere runs i en sæson, mens han slog færre end 10 homeruns (9 HR, 113 RBIs).
Molitor slog .305 i 1997, hans tolvte sæson, hvor han sluttede med et slaggennemsnit på over .300. I 1998 ramte han .281 med 4 homeruns, 69 RBI og 9 stjålne baser. Bortset fra hans meget korte sæson i 1984 var 1998-sæsonen den første i Molitors karriere, hvor han ikke nåede tocifret antal stjålne baser. Han trak sig tilbage i december og sagde: “Mit hjerte fortæller mig, at jeg har gjort, hvad jeg kan gøre på banen og i dette spil”, sagde Molitor. “Jeg er glad for at forlade det ved at spille min sidste sæson i en Twins-uniform … Nu vil jeg omdirigere mine bestræbelser for at finde ud af, hvad fremtiden ellers byder på.”