En este film encontramos asesinatos, corrupción, secretos familiares y los demonios internos de dos inesperados socios en búsqueda de la verdad sobre un misterio oculto durante 40 años. Mikael Blomkvist (Daniel Craig) es un periodista financiero dispuesto a restaurar su honor tras ser declarado culpable por difamación. Contactado por uno de los empresarios más ricos de Suecia, Henrik Vanger (Christopher Plummer), para esclarecer la desaparición muchos años atrás de su querida sobrina Harriet -asesinada, según cree Vanger, por uno de los miembros de su familia- el periodista llega a una isla remota de la congelada costa sueca sin saber lo que allí le espera.

Simultáneamente, Lisbeth Salander (Rooney Mara), una inusual pero ingeniosa investigadora, es contratada para averiguar los antecedentes de Blomkvist, una tarea que en última instancia la lleva a unirse a Mikael en su investigación sobre el asesinato de Harriet Vanger. Aunque Lisbeth se protege de un mundo que la ha traicionado una y otra vez, sus habilidades como hacker y su capacidad de concentración y determinación inquebrantable, la hacen imprescindible. Mientras Mikael se enfrenta cara a cara con los herméticos Vanger, Lisbeth trabaja en la sombra. Ambos comienzan a trazar una cadena de homicidios desde el pasado hasta el presente, forjando un frágil hilo de confianza, aun siendo arrastrados hacia una de las corrientes más salvajes del crimen contemporáneo.