Lisbeth Salander compra un apartamento en Estocolmo. Al regresar a Suecia después de casi un año viviendo en el extranjero, Salander se reencuentra con su mejor amiga y antigua compañera Miriam Wu y le ofrece el uso gratuito de su antiguo apartamento a cambio de que le reenvíe su correo. Más tarde, Salander se enfrenta a Nils Bjurman tras hackear su correo y descubrir que tiene una cita reservada con un especialista en eliminación de tatuajes. Amenazándole con su propia pistola, le advierte que no se quite el tatuaje que le grabó en el abdomen.

La revista Millennium da la bienvenida a Dag Svensson, un nuevo periodista que está escribiendo un reportaje sobre la prostitución y el tráfico de personas en Suecia. La novia de Dag, Mia Bergman, está escribiendo su tesis doctoral sobre el tráfico sexual. Dag está a punto de terminar el reportaje y se enfrenta a los que quedarán expuestos por el artículo. Dag y su novia están a punto de irse de vacaciones y piden a Mikael Blomkvist que vaya a su apartamento a recoger algunas fotografías. Al mismo tiempo, Dag también le pide a Blomkvist que pregunte por alguien llamado "Zala", que puede tener relación con su actual investigación. Blomkvist llega a su apartamento y encuentra a los dos muertos. El arma homicida es rastreada hasta Bjurman, que también ha fallecido. Salander es la principal sospechosa, ya que sus huellas dactilares aparecen en el arma. Salander le dice a Blomkvist que ella no mató a nadie y que tiene que encontrar a la misteriosa "Zala".

Blomkvist es contactado por el entrenador de boxeo y amigo de Salander, Paolo Roberto. Aunque desconoce el paradero de Salander, Paolo sí conoce a Miriam, que también entrenó con ellos, y promete hacerle una visita. Cerca de su apartamento, Paolo es testigo del secuestro de Miriam por parte del forzudo Ronald Niedermann. Paolo sigue su coche hasta un granero abandonado, donde le oye golpear a Miriam para obtener información sobre Salander. Paolo entra a rescatarla, pero Niedermann también le golpea. A continuación, prende fuego al granero, pero los dos consiguen escapar.

La noticia del ataque se hace pública y Paolo da su versión a la policía. Después de que Blomkvist deje en su ordenador la información que ha descubierto sobre el caso para que Salander la piratee y la lea, ella le deja un mensaje diciendo: "Gracias por ser mi amiga". Él se da cuenta de que ella tiene la intención de salir sola a buscar al hombre que la incriminó y que puede no sobrevivir. Una Salander disfrazada visita a Miriam en el hospital para disculparse por haberla involucrado. Sin desvelar nada, Salander confirma con Miriam el retrato robot de Niedermann y luego desaparece. Sabiendo ahora que es amigo de Salander, Miriam llama a Blomkvist al hospital para darle las llaves que Lisbeth dejó caer durante su visita. Al darse cuenta de que una de ellas es para un buzón de correos, Blomkvist es capaz de acceder y leer el correo de Salander y localizar su apartamento. Mientras tanto, Salander continúa sus esfuerzos por encontrar a Niedermann vigilando pacientemente su buzón de correos. Finalmente, ve que alguien recupera su correo y lo sigue hasta una pequeña casa cerca de Gosseberga. Leyendo el material en el apartamento de Lisbeth, Blomkvist encuentra el vídeo de Bjurman violando a Salander.

En las oficinas de la revista Millenium, Paolo explica que ha localizado a Niedermann y se ha enterado de que padece una analgesia congénita que le impide sentir dolor. Localizan a Niedermann en una empresa propiedad de "Karl Axel Bodin". Blomkvist hace que Erika Berger remita los documentos a Bublanski y se dispone a buscar a Salander.

Salander cruza el terreno y entra en la casa de Gosseberga, pero Niedermann ha sido alertado por los detectores de movimiento y la deja inconsciente. Al despertarse, ve a su padre, Alexander "Zala" Zalachenko, un anciano que camina con un bastón y que tiene muchas cicatrices por las quemaduras que se hizo de niño. Desprecia a su madre como una puta y menosprecia su violación a manos de Bjurman. Le revela que Niedermann es su hermanastro y que éste mató a Bjurman para evitar que revelara alguno de los secretos de Zalachenko.

Llevan a Lisbeth a una tumba poco profunda en el bosque. Ella le dice que la policía lo encontrará pronto y que todo lo que ha dicho ha sido publicado en Internet a través de su teléfono móvil oculto. Al ver su farol, él dispara a Lisbeth varias veces cuando intenta escapar y la entierra viva. Salander escarba para salir utilizando su pitillera. Escondida en el bosque, sorprende a Zalachenko y le clava un hacha en la pierna. A continuación, mantiene a raya a Niedermann con la pistola de Zalachenko mientras Blomkvist se acerca a la entrada. Las ambulancias y la policía llegan para llevarse a Salander y Zalachenko, que están muy malheridos.