Témoin discret d’une société qui perd ses valeurs fondamentales, Momo tente de redonner aux gens le goût de la vie.

De nos jours, dans une ville du Sud. Momo, petite orpheline vagabonde, s’installe dans un vieil amphithéâtre en ruine, à l’extérieur de la grande ville. Elle se fait rapidement des amis parmi ses voisins, des gens pauvres qui l’aident à se nourrir. Momo attire les adultes, parce qu’elle sait écouter et qu’auprès d’elle, les gens reprennent confiance et voient plus clair en eux-mêmes. Elle attire aussi les enfants, avec lesquels elle invente des jeux merveilleux. Ses deux meilleurs amis sont Beppo, un vieux balayeur de rues, et Gigi, un jeune homme à la langue bien pendue, qui exerce tous les métiers.

Or depuis quelque temps, la grande ville est envahie par de mystérieux messieurs gris: des individus fantomatiques, membres d’une inquiétante Caisse d’Épargne du Temps, qui obligent les citadins à économiser le temps. Ce que leurs victimes ignorent, c’est que le temps ainsi épargné sert à nourrir les messieurs gris, qui bien sûr en veulent toujours plus. Sans l’avoir cherché, Momo vient contrecarrer leurs plans et découvre leur ultime dessein: voler aux hommes l’intégralité de leur temps… Désormais, Momo est en danger.

C’est alors qu’elle est conduite par une étrange tortue, surnommée Cassiopée, dans la demeure de maître Hora, administrateur du temps humain. Guidée par ce dernier, Momo pénètre dans le sanctuaire où naît le temps, c’est-à-dire dans son propre cœur… Elle y découvre des fleurs somptueuses qui s’y épanouissent à chaque heure, et entend la musique et les voix des étoiles. Après avoir laissé mûrir en elle cette expérience unique et envoûtante, Momo regagne l’amphithéâtre. Mais tout a changé. Les messieurs gris ont éloigné tous ses amis. Beppo, piégé, est contraint d’économiser son temps pour payer la rançon de Momo, qu’il croit prisonnière des messieurs gris. Quant aux enfants, il leur est désormais interdit de jouer sous peine d’être enfermés dans des « dépôts ». Désespérée, Momo est prête à céder au chantage des messieurs gris pour sauver ses amis. Mais avec l’aide de Cassiopée, elle finira par vaincre les voleurs de temps.