Un brillant journaliste d'investigation tombé en disgrâce, Mikael Blomkvist (DANIEL CRAIG), accepte d'enquêter sur le meurtre de la nièce d'un riche industriel, Henrik Vanger (CHRISTOPHER PLUMMER) survenu 40 ans plus tôt. Parallèlement, la hackeuse Lisbeth Salander (ROONEY MARA) est recrutée pour enquêter sur Blomkvist et découvre le complot qui entraîna sa chute. Réuni par le destin, ce duo improbable découvrira qu'un pan entier du riche industriel Suèdois dissimule en fait une sordide histoire de meurtres et d'abus sexuels, avant d'être lui aussi précipité vers une horreur indicible.