为了远离诽谤罪罪名的纷纷扰扰，一个叫做米克尔·布卢奎斯特的记者离开了大都市，来到瑞典最北端的一个偏远的小岛上独居。在这个小岛上，40年前，发生了一起惨绝人寰的谋杀案。时至今天，这起谋杀案还一直困扰着受害者的叔叔——一个实业家。在这个小岛上，米克尔·布卢奎斯特受邀来调查折起40年前的案件。但是随着他调查的深入，他和自己的搭档，一个叫丽思贝丝·萨兰得的有纹身、一身朋克装扮的女黑客一起陷入了权利、黑暗和金钱的纷争之中。千禧年杂志发行人，同时也是财经记者的布隆维斯特。因为涉及毁谤企业家温纳斯壮一案即将被判入狱。事发不久，身败名裂且陷入财务危机的布隆维斯特就接获范耶尔企业大家长亨利范耶尔。的邀请，要求他离开斯德哥尔摩远赴赫德史塔岛撰写范耶尔家族史，范耶尔并提出高薪和对温纳斯壮不利的证据，企图吸引布隆维斯特答应。布隆维斯特发现事情并不单纯，原来撰写家族史只是一个表面借口，亨利的实际目的，是要他深入调查家族中失踪近四十年的海莉命案。在调查过程中，布隆维斯特不断遭遇瓶颈，但在意外得知范耶尔曾聘请一位精通网络调查的骇客莎兰德；调查过自己的身世后，布隆维斯特决定和这名神秘但异常聪明的女孩连手，企图抽丝剥茧揭开这宗命案背后涉及的谎言和秘密…

莎兰德协助布隆维斯特解开了扑朔迷离的少女失踪案，又以她神乎其技的骇客手法给了温纳斯壮一记教训，还借此获得一笔巨款。在神不知鬼不觉地拥有了亿万资产之后，龙文身的女孩为自己买了一套带景观的昂贵公寓。她的内心萌生了自己无法解释的情感波动，遽然受挫后，她迅速离家，在世界各地游走了一年才回到斯德哥尔摩，打算开启人生新页。
布隆维斯特不明白莎兰德为什么如人间蒸发般消失了。此时，正为《千禧年》杂志搜集有关一起非法交易资料的自由撰稿人及其女友在家中惨遭枪杀，接着，律师毕尔曼也暴毙在自己的公寓里，凶器上都留有莎兰德的指纹。莎兰德被列为重要嫌犯而遭通缉，媒体将她描述成孤僻古怪，精神异常，有暴力倾向的杀人狂。但尽管警方设下严密防线，莎兰德却始终无迹可循。

两名重伤病患搭载直升机被送入了约特堡索格恩斯卡医院，一位是头部中弹的莎兰德，另一位是被莎兰德用斧头重创的札拉千科。莎兰德在动过手术后性命暂时无虞，却仍被困在床上动弹不得，且受到警方严密监控，但当她得知札拉千科也住在同一层楼的加护病房后，立即神经紧绷，心理上又进入战备状态。
医院之外，布隆维斯特与欲置莎兰德于死地的秘密组织之间的对抗更是剑拔弩张。国安局内部的这一秘密小组没有名字，不为人知，也没有任何文件能证明其存在。为了维护自身安全同时避免引发宪政危机，他们必须确保继续将莎兰德判定为行为失能，并关押进精神病院。布隆维斯特找到一份被隐藏多年的档案，了解了到莎兰德十二岁被关进精神病院的真实缘由，他开始着手为《千禧年》杂志撰写长文，揭开秘密的核心，替莎兰德讨回公道。一旦发表，这篇文章很可能会撼动瑞典政府与国家根本……