Lisbeth Salander (Noomi Rapace) palaa Ruotsiin vietettyään pitkään aikaa ulkomailla. Samaan aikaan Mikael Blomkvistin (Michael Nyqvist) luotsaama Millennium-lehti on julkaisemassa jymypaljastusta Ruotsin laajasta ja korkeille yhteiskunnan tasoille ulottuvasta prostituutio- ja ihmiskauppavyyhdistä.
Paljastusjutun takana olevat kaksi nuorta tutkijaa kuitenkin murhataan raa'asti kotiinsa. Kun myös Lisbethin sadistinen entinen holhooja Nils Bjurman löydetään ammuttuna, poliisi löytää murha-aseesta vain Salanderin sormenjäljet. Lisbethistä tulee valtakunnan etsityin rikollinen, jota jahtaavat niin poliisit kuin iltapäivälehdet.
Mikael Blomkvist on varma ystävänsä syyttömyydestä ja aloittaa omat tutkimuksensa. Johtolangat vievät kohti mystistä ja pelottavaa miestä nimeltä Zala, jolla on suora yhteys Lisbethin lapsuuden traumoihin.
Elokuva esittelee useita sarjan kannalta elintärkeitä uusia hahmoja:
Alexander Zalachenko / "Zala" (Georgi Staykov): Entinen Neuvostoliiton vakooja, joka loikkasi Ruotsiin ja sai suojelua viranomaisilta. Hän on Lisbethin biologinen isä ja tämän elämän suurin painajainen.
Ronald Niedermann (Mikael Spreitz): Zalachenkon jättimäinen, vaaleatukkainen apuri ja Lisbethin velipuoli. Hän kärsii harvinaisesta sairaudesta (analgesia), jonka vuoksi hän ei tunne lainkaan fyysistä kipua.
Paolo Roberto: Tosielämän ruotsalainen nyrkkeilijä esittää elokuvassa itseään. Hän oli Lisbethin ystävä ja auttaa elokuvassa selvittämään tämän olinpaikkaa joutuen itse Niedermannin hyökkäyksen kohteeksi.
Elokuvan loppuhuipennus sijoittuu syrjäiselle maatilalle, jossa Lisbeth kohtaa isänsä ja velipuolensa. Kohtaus huipentuu ikoniseen hetkeen, jossa elävältä haudattu Lisbeth kaivautuu ylös maasta kostaakseen.
Koska elokuva kaavailtiin alun perin suoraan tv-levitykseen, sen visuaalinen ilme on hieman perinteisempi ja tasaisempi kuin Niels Arden Oplevin ohjaamassa ensimmäisessä osassa. Daniel Alfredson luottaa enemmän suoraviivaiseen toimintaan ja jännitykseen.
Rapace treenasi roolia varten kovasti nyrkkeilyä Paolo Roberton kanssa, mikä näkyy elokuvan raa'oissa kamppailukohtauksissa.
