Mikael Blomkvist est journaliste économique pour le magazine Millenium. 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, sa nièce disparue à l'âge de seize ans. Dans le cadre de son enquête, le journaliste est amené à rencontrer Lisbeth Salander, jeune femme de vingt-quatre ans qui possède un don exceptionnel, celui de découvrir des informations introuvables. Leur enquête va révéler beaucoup plus que ce que chacun aurait pu imaginer...