El periodista desacreditado Mikael Blomkvist (Daniel Craig) acepta la invitación a investigar subrepticiamente un homicidio sin resolver ocurrido 40 años antes que le hace el tío de la víctima, el industrial sueco Henrik Vanger (Christopher Plummer). Entre tanto, Lisbeth Salander (Rooney Mara), una pirata informática tatuada a quien contratan para investigar a Blomkvist, descubre la verdad detrás de la conspiración que causó que él cayera en desgracia. Esta pareja dispareja a la que el destino reunió descubre una historia secreta de homicidio y abuso sexual enconada en la fachada del pasado industrial de Suecia. Pero, al mismo tiempo, se van acercando a un mal oculto que está esperando a tragárselos.