Родился 7 марта 1770 года в Лотарингии, на территории будущего департамента Мозель. В службу вступил рядовым в 1791 году и под начальством Пишегрю, Клебера, Моро и Журдана участвовал в походах Мозельской, Арденской, Рейнской и Дунайской армий в 1791-1794 годах. В кампании 1795 года он был тяжело ранен под Майнцем.
За отличие в бою под Келем Молитор 30 июля 1799 года был произведён в бригадные генералы. Во время Швейцарской кампании 1799 года Молитор отличился в сражениях при Швице, Гларусе и Моллисе. В 1800 году Молитор первым перешел Рейн, разбил при Штокахе и Мескирхе левое крыло австрийцев и занял Фельдкирх, за что получил 6 октября чин дивизионного генерала и возглавил Гренобльскую дивизию.
В 1805 году Молитор при Кальдиеро смелой атакой на левое крыло австрийцев решил участь сражения. В 1806 году Молитор деблокировал Лористона в Рагузе (за что получил Командорский крест ордена Почётного легиона), в 1807 году был назначен губернатором Далмации и в том же году овладел Штральзундом, занятым шведами, после чего вплоть до конца 1808 года оставался в Померании в качестве военного и гражданского губернатора. Кроме того, 19 марта 1808 года Наполеон даровал ему графский титул.
В кампании 1809 года против австрийцев, командуя в сражении при Экмюле дивизией, он овладел островом Лобау; в битве при Асперне своим стойким сопротивлением спас французскую армию от разгрома, а в генеральном сражении при Ваграме отличился своей упорной защитой Адлеркроа.
В 1810 году Молитору была поручена оборона Ганзейских городов, а в 1811 году - оборона Голландии, причем в 1813 году подавил восстание, поднятое местными жителями ввиду ожидаемой десантной высадки русских и английских войск.
В 1814 году Молитор сражался при Шалоне на Марне и Ляферте-су-Жуар. Людовик XVIII назначил его генерал-инспектором пехоты. Во время Ста дней Молитор командовал 5-й дивизией национальной гвардии в Эльзасе.
В 1823 году Молитор, командуя 2-м корпусом, участвовал в испанской экспедиции, оттеснил испанского генерала Бальестероса (en.) к Аликанте и Картахене и принудил его к капитуляции. За энергичные действия в эту кампанию король Луи-Филипп 15 июня произвёл Молитора в баронское достоинство и 9 октября пожаловал маршальский жезл и звание пэра.
6 октября 1847 года Молитор был назначен директором Дома Инвалидов, но уступил эту должность Жерому Бонапарту; вместо этого он получил должность Великого канцлера Почётного легиона и всех французских орденов. От российского императора Николая I Молитору был пожалован орден Св. Владимира 1-й степени.
Молитор скончался 28 июля 1849 года в Париже. Впоследствии его имя было выбито на Триумфальной арке.