Molina, surgido de Boca Juniors, se suma al club Colchonero procedente del Udinese de Italia por especial pedido del Simeone, según destacó el club en su sitio web oficial.
Nahuel Molina jugó en la Serie A de Italia un total de 64 partidos, en los que marcó 9 goles y dio 10 asistencias. Solo en el último año, entre el campeonato y la Copa de Italia, marcó ocho goles.
Molina inició su carrera en Boca y luego jugó en Rosario Central y Defensa y Justicia, antes de recalar en el Udinese.
En el Atlético de Madrid, Molina será compañero de otros dos integrantes del seleccionado argentino, Rodrigo De Paul y Ángel Correa, y además juega otro compatriota, el defensor Nehuén Pérez.