A 33 éves politikus előbb a győri Tanítóképző Főiskolán tanítóként, majd az Eötvös Loránd Tudományegyetemen jogászként végzett. 2006-ig kulturális jogot és európai uniós ismereteket tanított a Nyugat-magyarországi Egyetem.
Molnár Csaba még egyetemistaként lépett be a Magyar Szocialista Pártba, volt az Országos Választmány tagja, majd a párt Győr-Moson-Sopron megyei alelnöke, később ügyvezető alelnöke. 2004-ben 29 évesen az MSZP legfiatalabb megyei pártelnökévé választották, emellett a 2007-ben megalakult Magyar Progresszív Társaság Platform alelnöke.
2006 óta országgyűlési képviselő, 2006 novemberében a Nyugat-dunántúli Regionális Fejlesztési Tanács elnökévé is megválasztották. 2008 februárjától májusig az Új Tulajdonosi Program miniszterelnöki megbízotti feladatait is ellátta. 2008 májusában a Nemzeti Fejlesztési és Gazdasági Minisztérium államtitkárává nevezték ki. 2008. december 1-től a közlekedési, hírközlési és energiaügyi tárcát vezeti.