Ein junger Journalist bietet Mikael Blomkvist (Michael Nyqvist) für sein Magazin „Millennium“ eine hochbrisante Story an: Verdiente Amts- und Würdenträger vergehen sich seit Jahren an jungen russischen Frauen, die gewaltsam ins Land gebracht und zur Prostitution gezwungen werden. Blomkvist möchte die Geschichte groß herausbringen und beteiligt sich an den Recherchen. Genau wie Lisbeth Salander (Noomi Rapace) – ohne Blomkvists Wissen betreibt sie ihre eigenen Ermittlungen und entdeckt dabei ein besonders pikantes Detail: Nils Bjurman, ihr ehemaliger Vormund, scheint in die Machenschaften der Mädchenhändler verwickelt zu sein.

Kurze Zeit später werden der Journalist und Bjurman tot aufgefunden – und die Tatwaffe trägt Lisbeths Fingerabdrücke. Eine mediale und polizeiliche Hetzjagd auf sie beginnt. Doch Lisbeth taucht unter. Wie ein Racheengel stellt sie denen nach, die ihr den Mord anhängen wollen. Nur Mikael Blomkvist glaubt an ihre Unschuld und macht sich auf die Suche nach ihr und der Wahrheit. Seine Nachforschungen führen ihn in Lisbeths Vergangenheit – eine Vergangenheit, die so düster ist, dass er lieber nichts von ihr erfahren hätte…