Momo (Radost Bokel) ist ein Waisenmädchen, das wie eine Landstreicherin in der Ruine eines kleinen römischen Amphitheaters am Stadtrand lebt. Menschen, die großen Wert auf Sauberkeit und Ordnung legen, erschrecken vielleicht, wenn sie dem etwas verwahrlosten mageren Mädchen begegnen. Doch Momo versteht es, anderen zuzuhören und sie dadurch in ihren Bann zu ziehen. Sie schütten Momo dann ihr Herz aus und spüren, dass sie selbständig, charakterstark und mit ihrem Leben zufrieden ist.

Eines Tages tauchen in der Stadt Zigarre rauchende aschgraue Herren in spinnwebfarbenen Anzügen mit bleigrauen Aktentaschen auf, in deren Gegenwart es die Menschen fröstelt. Die grauen Herren verstehen sich auf die Zeit, „so wie Blutegel sich aufs Blut verstehen“ und reden den Menschen ein, sie dürften nur noch Nützliches tun, um Zeit zu sparen. Der Friseur zum Beispiel hört auf, mit seinen Kunden zu plaudern und schneidet ihnen nun die Haare in 20 statt in 30 Minuten. Seine alte taube Mutter,

für die er sich bisher jeden Tag Zeit nahm, bringt er in ein Altenheim.

Auch mit Momo spricht einer der grauen Herren. „Man muss nur immer mehr und mehr haben, dann langweilt man sich niemals“, behauptet er. Doch als Momo ihn fragt, ob ihn jemand lieb hat, krümmt er sich und verrät ihr, dass er und seinesgleichen ohne ein von den Menschen angespartes Zeitguthaben nicht existieren können. Weil das vor den Menschen geheim gehalten werden muss, erinnern sich diese nicht mehr an das Gespräch mit den grauen Herren, sobald sie anfangen, Zeit zu sparen.

Momo und ihre Freunde rufen zu einer großen Versammlung auf, um die Wahrheit über die grauen Herren zu verbreiten, aber kein Erwachsener folgt ihrer Einladung. Da führt die Schildkröte Kassiopeia Momo zu Meister Hora (John Huston), der die Zeit verwaltet. Momo sieht, wie eine Stundenblüte nach der anderen sich entfaltet und verwelkt, während sich bereits die nächste Knospe öffnet.

Als Momo nach einem Jahr in ihr Amphitheater zurückkehrt, vermisst sie ihre Freunde. Auch sie sind Opfer der grauen Herren geworden und haben keine Zeit mehr, um Geschichten zu erzählen oder anzuhören. Die grauen Herren aber wollen von Momo zu Meister Hora geführt werden, damit sie ihr Werk vollenden können.

Meister Hora hält die Zeit für eine Stunde an, um Momo Gelegenheit zu geben, den Zeittresor der grauen Herren zu finden. Mit Hilfe der Schildkröte gelingt es dem Mädchen, die grauen Herren zu überwinden und den Menschen die geraubte Zeit zurückzugeben. Die Welt gewinnt dadurch wieder an Farbe.