В развалинах амфитеатра, который находится на окраине неназванного города, живёт Момо — девочка загадочного происхождения. У неё нет родителей, носит она длинное, поношенное пальто. Момо неграмотна и не умеет считать, а также не знает, сколько ей лет. На вопрос о её возрасте она отвечает, что не помнит. Зато у неё есть дар — слушать. Общаясь с людьми она выслушивает их проблемы и помогает им. Тому, у кого возникают трудности, говорят: «Ступай к Момо». Эта фраза становится пословицей, и девочка приобретает много друзей, среди которых и дворник Беппо.
Эта идиллия нарушается появлением «Серых господ», которые крадут время у других и живут за счёт этого. Они одеты во всё серое, у них серая кожа, а на голове нет ни одного волоска. Эти «Серые господа» называют себя представителями банка «Сбережения Времени». Они крадут время, обещая вернуть его владельцу, но чуть позже. Встретившись с ними однажды, люди потом забывают о том, что их видели, но помнят о их словах. В результате весь город страдает от мрачного влияния «Серых господ»: жизнь становится серой, люди перестают интересоваться чем-либо. У самих же господ есть сигары, сделанные из украденного времени, без которых они не могут существовать.
На их пути встаёт Момо. Они пытаются вступить с ней в сделку, но попытка оказывается неудачной. После того, как жертвами «Серых господ» становятся лучшие друзья Момо, она прибегает к помощи администратора Времени, Мастера Секундус Минутус Хора, и черепахи Кассиопеи, видящей на полчаса вперед.
Мастер Секундус Минутус Хора останавливает время и даёт Момо всего лишь час на то, чтобы победить «Серых господ» в замороженном мире, где только они и девочка могут двигаться. С помощью Кассиопеи Момо удаётся захлопнуть дверь их склепа. «Серые господа» погибают.
Момо отпирает дверь склепа и выпускает на волю украденное время, которое возвращается к своим владельцам. Момо снова встречается со своими друзьями, а черепаха и Мастер Секундус Минутус Хора рады этому.