Mikael Blomkvist (Daniel Craig) é um jornalista econômico determinado a restaurar sua honra, depois de ser condenado na justiça por difamação. Contratado por um dos industriais mais ricos da Suécia, Henrik Vanger (Christopher Plummer), para investigar o desaparecimento de sua sobrinha Harriet (Moa Garpendal), há 36 anos, ele se muda para uma ilha remota na costa gelada da Suécia sem saber o que o aguarda. Ao mesmo tempo, Lisbeth Salander (Rooney Mara), hacker da Milton Security, é contratada para levantar a ficha e os antecedentes de Blomkvist, missão que será o ponto de partida para que ela se una a Mikael na investigação de quem matou Harriet.