O difamado jornalista Mikael Blomkvist (Daniel Craig) aceita o convite para investigar um assassinato de 40 anos atrás não solucionado, a pedido do tio da vítima, o industrial sueco Henrik Vanger (Christopher Plummer). Enquanto isso, a hacker tatuada Lisbeth Salander (Rooney Mara) é contratada para investigar Blomkvist e descobre a verdade por trás da conspiração que levou o jornalista a cair em desgraça. Unidos pelo destino, a dupla improvável descobre uma história secreta de assassinato e abuso sexual que compromete o passado da família Vanger, enquanto eles se aproximam de um mal silencioso que espera para engolir ambos.