スティーグ・ラーソンのベストセラーミステリー小説を3部作で映画化した第1弾の後編。40年間、謎に包まれてきた少女失踪事件の真相と衝撃の事実がついに明らかになる。
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。