《千禧年》杂志社记者迈克尔·布洛姆奎斯特（迈克尔·恩奎斯特 饰）因温纳斯壮诉讼案麻烦缠身。此时，瑞典大企业范耶尔工业集团负责人亨利·范耶尔邀他撰写自己的回忆录。实际上，亨利是想让迈克尔借写回忆录之机调查一起几十年前的少女失踪案，并承诺若调查出结果，会帮他扳倒温纳斯壮。于是，迈克尔前往小岛展开调查。与此同时，身上纹着龙纹身的女孩莉斯·莎兰德（劳米·拉佩斯 饰）正为监护人问题发愁。因其高超的黑客技术，迈克尔注意到了她，并邀她一同参与案件调查。随着调查深入，他们发现了越来越多线索，逐渐逼近真相。