雑誌「ミレニアム」の敏腕記者ミカエル・ブルムクヴィスト（ダニエル・クレイグ）は、取材への執念をある老紳士に買われ、依頼を受ける。隔絶された島で起きた、少女失そう事件。死の直前、16歳の美少女が知った恐ろしい真実は一体何だったのか？　ミカエルは天才ハッカーのリスベット（ルーニー・マーラ）と共に事件を調べていくうちに、手掛かりとなる1枚の写真が、おぞましい猟奇連続殺人事件へとつながっていく……。

ガリガリの体、黒づくめのコーディネート、おデコ全開のパッツン前髪と刈り上げヘアー、まゆピアス、鼻ピアスに口ピアスという強烈な個性で、観客にすさまじいインパクトを与えるリスベットは、一度見たら絶対に忘れられない過激なビジュアル！　外見だけでもスゴイのだが、服を脱いだらもっとスゴイ！　前ではなく、後ろにご注目！　背中には大きなドラゴンのタトゥーが入っております！

リスベットは、ハイテク警備会社ミルトン・セキュリティーに勤務する天才ハッカーなのです。あることがきっかけでミカエルのパソコンに侵入し、彼のデータをすべて盗み見ちゃいます。また、彼女に備わったもう一つの才能が、瞬時にさまざまなことを覚えていられる映像記憶能力！　どんなささいなことも覚えていられる記憶力と、さえ渡る頭の良さで、失そう事件に隠された謎を次々に解明していくのです！

「人は見かけによらない」なんて言葉がありますが、リスベットの場合、見かけも中身も超凶暴！　地下鉄でぶつかってきたチンピラにブチ切れて、殴り合いのケンカをしちゃったり、自分を傷つけたオヤジに、とても口に出しては言えないような過激な復讐（ふくしゅう）をしちゃったり……。「やられたら、倍返し」がリスベットのモットー（!?）。ちなみに、ポケットの中にはいつもスタンガンを隠し持っています。キレたら怖い女子なのです！

調査対象だったミカエルに、興味を持ったリスベット。あることをきっかけに、一緒に事件を調べることとなった彼女は、年上のミカエルにだんだんと心を開くように……。普段はウルトラ無愛想なリスベットも、ミカエルに対しては、褒められただけで、照れてうつむいちゃうようなオトメな一面も。大好きな人に正直になれない、究極のツンデレガールなのであります！