De doortastende journalist Mikael Blomkvist (Daniel Craig) wordt door rijk oud-zakenman Henrik Vanger (Christopher Plummer) naar diens afgelegen eiland aan de ijzige kust van Zweden gevraagd om de verdwijning van zijn nichtje Harriet te onderzoeken. Volgens Vanger is ze jaren geleden werd vermoord door een familielid. Ondertussen wordt Lisbeth Salander (Rooney Mara), een mysterieuze hacker, ingehuurd om Blomkvist te bespioneren. Haar bevindingen leiden er echter toe dat ze samen op zoek gaan naar de moordenaar van Harriet. Hoewel Lisbeth kampt met een problematisch verleden, zijn haar vaardigheden als hacker van onschatbare waarde.