Mikael Blomkvist (Daniel Craig) est journaliste économique dans le magazine Millénium. Condamné pour diffamation, il décide de prendre de la distance avec sa vie et son métier. Mais Henrik Vanger, grande figure de l'industrie suédoise, fait appel à lui afin d'enquêter sur un meurtre non élucidé, celui d'Harriet Vanger, nièce du grand homme et disparue à l'âge de seize ans. Au cours de ses recherches, Blomkvist se rend compte que La famille Vanger semble cacher bien des haines et des secrets. Dans le cadre de son enquête, le journaliste est amené à rencontrer Lisbeth Salander. La jeune femme de vingt-quatre ans possède un don exceptionnel, celui de découvrir des informations introuvables. Tous deux vont être amenés à se croiser dans une enquête qui va révéler beaucoup plus que ce que chacun aurait pu imaginer...