Den skandaldrabbade journalisten Mikael Blomkvist (Daniel Craig) åtar sig uppdraget att i hemlighet utreda ett fyrtio år gammalt ouppklarat mord på uppdrag av offrets farbror, industrimagnaten Henrik Vanger (Christopher Plummer). Den tatuerade hackern Lisbeth Salander (Rooney Mara) som anlitas för att utreda Blomkvist upptäcker samtidigt sanningen bakom den konspiration som ledde till hans fall. Deras vägar korsas och tillsammans uppdagar de en mörk och fasansfull historia om mord och sexuella övergrepp som sedan länge ruvat under ytan i svenskt näringslivs historia.