月刊誌『ミレニアム』の発行責任者ミカエルは、名誉毀損の裁判で敗訴し、職を離れることになった。そんな彼はある日、ヴァンゲルグループの元会長ヘンリックから、40年前に姿を消した姪ハリエットの事件の調査を依頼される。一方、ミカエルの身辺を調査する謎の女がいた。黒の革ジャンに鋲打ちのベルト、鼻ピアスというルックスで、名前はリスベット･サランデル。天才的なハッカー技術を駆使しあらゆる個人情報を収集していた。

少女失踪事件を調査するミカエルのパソコンをハッキングしていたリスベットは、ある電話番号に辿り着く。そこから衝撃の事実を導き出したリスベットは、謎を解くヒントをミカエルに伝えた。これを機にふたりはコンビで調査にあたることに。リスベットはこれまで、精神不安定という烙印を押され殻に閉じこもって生きてきた。後見人の性的虐待には想像を絶する復讐を果たしていた。そんな彼女もミカエルとは次第に心を通わせていく。

明晰な頭脳と映像記憶能力、天才的なハッキング技術を持つリスベットが、社会派雑誌『ミレニアム』の発行人ミカエルとともに、ヴァンゲル家の少女失踪事件を解決してから1年。リスベットは姿を消したままだった。『ミレニアム』では少女売春組織の実態に迫る特集号を発行しようしていたが、担当のジャーナリストが殺害されてしまう。現場に残されていた銃からはリスベットの指紋が発見され、彼女は殺人犯として指名手配される。

雑誌『ミレニアム』で、少女売春組織の実態に迫る特集記事の準備を進めていたジャーナリストが殺害される事件が発生。現場にリスベットの指紋が付いた銃が残されていたことから、彼女は殺人犯として指名手配された。過去のトラウマから誰も信じられないリスベットは、独りで犯人と対決することに。一方、リスベットの無実を信じるミカエルは、独自に調査を開始する。やがて事件の背後に“ザラ”というキーワードが浮かび上がり…。

明晰な頭脳と映像記憶能力を持つ天才ハッカー･リスベットは、宿敵ザラとの直接対決で瀕死の重傷を負う。ミカエルが現場に駆けつけ、二人は一命を取り留めたが、リスベットを拉致した金髪の巨人を取り逃がしてしまう。病院に収容されたリスベットは、厳重監視の病室で外部との接触さえ困難な状態におかれる。そんな中、ザラを利用して犯罪に手を染めてきた秘密組織が、国家的スキャンダルを闇に葬り去ろうと関係者の抹殺を企てる。

宿敵ザラとの直接対決で瀕死の重傷を負ったリスベットは、病院に収容され、厳重監視の病室で外部との接触さえ困難な状態におかれる。そんな中、亡命スパイのザラを利用して犯罪に手を染めてきた秘密組織が、関係者の口封じに動いていた。ミカエルにも危険が迫るが、弁護士や警備会社社長らリスベットの数少ない理解者たちを総動員して“狂卓の騎士”を結成し、巨悪に立ち向かっていく。そしてついに法廷での全面対決の時を迎える。