Weil Journalist Michael Blomkvist (Daniel Craig) die in seiner Zeitschrift Millennium erhobenen Anschuldigungen gegen den Unternehmer Wennerström (Ulf Friberg) vor Gericht nicht hinreichend beweisen kann, wird er zu einer hohen Schadenersatzzahlung verknurrt. So werden nicht nur seine kompletten Geldreserven weggefressen, auch seine berufliche Reputation ist im Eimer.
Eigentlich wollte Blomkvist nach dieser Schlappe eine Auszeit nehmen, doch bald erhält er einen lukrativen Auftrag: Der schwedische Industrielle Henrik Vanger (Christopher Plummer) engagiert den begabten Recherchejournalist, um Licht das mysteriösen Verschwinden seiner 16jährigen Grossnichte Harriet zu bringen. Seit das Mädchen 1966 das Elternhaus verliess, wurde es nicht wieder gesehen.
Henrik ist überzeugt, dass Harriet ermordet wurde und dass eines der Mitglieder des weitverzweigten Vanger-Clans der Mörder ist. Die Beziehungen der Vangers untereinander sind so zerrüttet, dass alle jedem und jeder alles zutrauen. Kurzerhand reist Mikael in den kalten Norden auf das Anwesen der Vangers und beginnt damit, in der Vergangenheit zu stochern. Zwar findet er bald erste Spuren, doch um tiefer gehen zu können, benötigt er Hilfe von aussen.
In diesem Moment tritt die zwar smarte, aber sozial wenig verträgliche Hackerin Lisbeth Salander (Rooney Mara) auf den Plan. Die Aussenseiterin war ursprünglich von Vanger damit beauftragt worden Blomkvist auf Herz und Nieren zu prüfen. Im Zuge dieser Ermittlungen deckte sie auf, welche Knöpfe Wennerström drücken musste, um Blomkvist vor Gericht zu erledigen.
Gemeinsam geht das das ungleiche Paar nun daran, den Fall «Harriet» zu knacken. Doch je tiefer sie in dieser Angelegenheit graben, desto mehr Leichen tauchen auf und desto mehr geraten sie selbst ins Visier des Mörders.
