Das Waisenmädchen Momo wird von dem Straßenkehrer Beppo in einem alten Amphitheater gefunden. Die Nachbarn der Umgebung kümmern sich um Momo, die wiederum ihre Zeit und Aufmerksamkeit ihren Mitmenschen widmet. Sie hört ihnen zu und stellt Fragen, wobei die häufig von ihr gestellte Frage „Warum?“ die Mitmenschen oft veranlasst, ihr Handeln grundlegend zu überdenken.
Die Situation ändert sich, als sich die grauen Herren der Zeit der Erwachsenen bemächtigen. Sie sind Vertreter der Zeitsparkasse und sammeln die Zeit der Menschen, um sie selbst zu verbrauchen. Momo erkennt das und versucht sich mit ihren Spielkameraden zu wehren, dadurch gerät sie ins Visier der grauen Herren. Der Verwalter der Zeit, Meister Hora, erkennt ebenfalls die Gefahr und führt Momo durch seine Helferin, die Schildkröte Kassiopeia, zu sich in sein Haus in Sicherheit. Er weiht Momo in die Geheimnisse der Zeit ein und gewinnt das Mädchen für seinen Plan, die Menschen von den grauen Herren zu befreien.
Meister Hora hält die Zeit an, während Momo aus der zeitlosen Sphäre Horas mit einer Stundenblume in die normale, jedoch angehaltene Zeit zurückkehrt. Die grauen Herren, die durch das Anhalten der Zeit keinen Nachschub mehr an neuer Zeit erhalten, fürchten um ihre Existenz und versuchen, Momo die Stundenblume abzunehmen. Gleichzeitig reduzieren sie ihre Zahl, damit die wenigen verbleibenden Herren länger mit der verbleibenden Zeit leben können. Es gelingt ihnen aber nicht, Momo zu überwältigen, und so lösen sich am Ende auch die letzten grauen Herren auf, im Kampf gegen Momo und gegen sich selbst.