Mikael Blomkvist (Daniel Craig) jest znanym dziennikarzem śledczym, który niesłusznie oskarżony o zniesławienie, walczy o odzyskanie dobrego imienia. W tym trudnym momencie otrzymuje od jednego z najbogatszych przemysłowców w Szwecji, Henrika Vangera (Christopher Plummer), nietypowe zlecenie.

Blomkvist ma rozwikłać tajemnicę zniknięcia i śmierci jego ukochanej bratanicy, Harriet. Henrik jest przekonany, że musiał za tym stać ktoś z rodziny Vangera. W tym samym czasie Lisbeth Salander (Rooney Mara), niezwykle inteligentna, ale kontrowersyjna researcherka i hakerka, zostaje zaangażowana w sprawę zlecenia Vangera w celu prześwietlenia Blomkvista.

Takim sposobem ścieżki Mikaela i Lisbeth krzyżują się, a tych dwoje zaczyna darzyć się zaufaniem, wspólnymi siłami tropiąc tajemnicę morderstwa Harriet Vanger.