Ein Mädchen liegt gefesselt auf einer Pritsche. Als ein Mann ins Zimmer kommt und ihr alles Gute zum 13. Geburtstag wünscht, tritt sie ihn, woraufhin die Fesseln noch stärker angezogen werden und der Mann das Zimmer wieder verlässt.
Lisbeth Salander, 25-jährig, Zwillingsschwester von Camilla, mit einem fotografischen Gedächtnis, einem Faible für Mathematik und ehemalige Angestellte in einer Sicherheitsfirma macht Urlaub in der Karibik. Sie besucht verschiedene Inseln und wohnt während ihres Aufenthalts auf Grenada im Keys Hotel. Ihre Zeit verbringt sie hauptsächlich mit Strandspaziergängen und Lesen in ihrem Dimensions-in-Mathematics-Buch. Am Strand trifft sie auf George Bland, ein 16-Jähriger Junge, der in einer Hütte am Strand lebt, mit dem sie eine Affäre eingeht.
Im Hotel wird Lisbeth auf ein Ehepaar im Nachbarzimmer aufmerksam: Richard und Geraldine Forbes. Jede Nacht hörte sie lautstarke Auseinandersetzungen, Schluchzen, Weinen und Ohrfeigen.
Sie lässt sich Informationen über das Paar schicken, folgt Richard einmal sogar unauffällig, und findet heraus, dass Geraldine steinreich ist.
Als ein Wirbelsturm auf Grenada zuhält und der einzige sichere Keller der Umgebung im Keys Hotel ist, zögert Lisbeth keine Sekunde und rennt zum Strand, um George ins Hotel und damit in Sicherheit zu bringen, obwohl der Sturm schon ziemlich stark ist. Gerade als sie wieder den Hoteleingang erreichen, bemerkt sie aus den Augenwinkeln heraus Bewegungen in der Dunkelheit. Sie schubst George ins Hotel und rennt erneut in den Sturm. Sie sieht, wie Richard Geraldine zum Strand zerrt. Geraldine wehrt sich verzweifelt, kann dem Griff von Richard aber nicht entkommen. Lisbeth begreift, dass der Wirbelsturm für Richard eine perfekte Gelegenheit ist, Geraldine zu töten, sodass er das Vermögen allein beanspruchen kann. Gerade als Richard im Begriff ist, Geraldine zu töten kommt Lisbeth hinzu und schlägt Richard k.o. Lisbeth wendet sich der Frau zu, die bewusstlos zu sein scheint. Mit Georges Hilfe, der Lisbeth vom Hotel aus gefolgt ist, schleppen sie Geraldine zurück zum Hotel. Unterwegs stellt sich ihnen Richard erneut in den Weg. Mit einem gezielten Tritt zwischen die Beine und ins Gesicht können die drei jedoch entkommen. Richard wird vom Sturm hinaus zum Meer gezogen. Im sicheren Hotelkeller wird Geraldine versorgt und Lisbeth schläft erschöpft an Georges Seite ein.
Am nächsten Tag wird Geraldine, die sich nicht mehr an die Vorfälle erinnern kann, in ein Krankenhaus gebracht. Lisbeth wird von der Polizei zu den Hergängen befragt, da Richard tot am Flughafen aufgefunden wurde. Lisbeth hatte zuvor mit George abgesprochen der Polizei nichts von Richard und seinem Mordplan zu erzählen. Sie gibt nur das Notwendigste wieder und verschweigt die ganze Wahrheit.
Zurück in Schweden richtet sich Lisbeth ihre zuvor neu erstandene Wohnung ein und besucht ihre alte Freundin Mimmi, mit der sie ein Verhältnis hatte. Lisbeths Mutter, die zuletzt in einem Pflegeheim wohnte, ist während Lisbeths Urlaub in der Karibik gestorben. Daher muss Lisbeth sich um die alte, gemeinsame Wohnung kümmern. Sie beschließt, die alte Wohnung zur Hälfte an ihre Freundin zu verkaufen und lässt Mimmi in diese Wohnung einziehen. Einzige Bedingung: Mimmi soll sich um Lisbeths Post kümmern, die weiterhin an diese Adresse geschickt wird.
Mikael Blomkvist ist Journalist, 45 Jahre alt und hatte ein halbes Jahr lang eine Affäre mit Lisbeth. Die Redaktion, bei der Mikael Blomkvist arbeitet, hat von Dag Svensson, einem freien Journalist, den Vorschlag gemacht bekommen, verschiedene Artikel über Menschenhandel zu schreiben. Im Gegenzug soll das Buch von Dag Svensson über Menschenhandel von der Redaktion veröffentlicht werden. Einer der Menschenhändler, zu dem Dag Svensson recherchiert hat, ist Zala. Laut der befragten Mädchen, die meist aus Osteuropa stammen und in Schweden zur Prostitution gezwungen wurden, ist er einer der brutalsten Menschenhändler.
Da Lisbeth sich auf den neuesten Stand bringen will, an welchen Fällen ihr alter Arbeitgeber in der Sicherheitsfirma arbeitet, bricht sie nachts in die Firma ein und hackt sich in den Firmencomputer. Ebenfalls will sie wissen, woran Mikael Blomkvist arbeitet und hackt sich auch in seinen Computer.
Nils Bjurmann ist Rechtsanwalt und seit 2 Jahren Lisbeths Vormund. Er nutzte Lisbeths Situation - jung, aus einer niedrigen sozialen Klasse kommend, psychisch auffällig und promiskuitiv - aus und vergewaltigte sie. Lisbeth rächte sich, indem sie ihn tätowierte und von nun an erpresst. Er soll wohlwollende Berichte an das Vormundschaftsgericht verfassen und verdeutlichen, dass sie keinen Betreuer mehr braucht. Um seinerseits etwas gegen Lisbeth in der Hand zu haben recherchiert Bjurmann mehr über Lisbeths Leben. Er findet heraus, dass es eine geschlossene Ermittlungsakte über Lisbeth gibt, die streng geheim ist.
Über die gehackten Computer erfährt Lisbeth, dass auch Dag Svensson und seine Freundin Mia zum Thema Menschenhandel recherchiert haben und auf Zala aufmerksam geworden sind. Lisbeth besucht sie, um herauszufinden, wie viel sie über Alexander Zalatschenko wissen. Am selben Abend will Mikael seine Freunde Dag und Mia besuchen, um über das Buchprojekt zu sprechen. Er findet die beiden jedoch nur noch leblos in ihrer Wohnung auf. Sie wurden erschossen. Auf der Tatwaffe, die Nils Bjurmann gehört, sind Lisbeths Fingerabdrücke. Kurze Zeit später wird auch Nils Bjurmann tot aufgefunden. Es wird eine Fahndung nach Lisbeth herausgegeben, aber sie bleibt verschwunden.
Neben den polizeilichen Ermittlungen versucht auch die Redaktion herauszufinden, was genau an diesem Abend passiert ist. Besonders Mikael Blomkvist glaubt nicht an Lisbeths Schuld. Er stellt eine Liste mit Verdächtigen zusammen, die ebenfalls ein Motiv gehabt haben könnten, Dag und Mia zu töten. Auf dieser Liste stehen einige Freier von minderjährigen (Zwangs-)Prostituierten, die Dag namentlich in seinem Buch erwähnen wollte. Da Prostitution in Schweden verboten ist, haben sich die Freier einer Sexualstraftat schuldig gemacht. Einer der Freier ist Gunnar Björck, 62 Jahre und Polizist. Nachdem Mikael ihn mit den Vorwürfen der Sexualstraftat konfrontiert hat, telefoniert Björck mit seinem Vorgesetzten. Dieser verdeutlicht, dass Bjurmann nicht zufällig Lisbeths Vormund geworden ist, sondern nur, um sie besser im Auge behalten zu können.
Es stellt sich heraus, dass auch Zala ein Interesse an Lisbeth hat. Er möchte sie besser heute als morgen tot sehen. Zala lässt Miriam entführen, um herauszufinden, wo Lisbeth sich aufhält.
Paolo Roberto ist Boxer und ein Freund von Lisbeth. Er versucht seit Tagen Miriam zu erreichen, um näheres über Lisbeths Aufenthaltsort zu erfahren. Er ist Augenzeuge, wie Miriam von einem blonden Riesen entführt wird und folgt kurzerhand den Entführern. Es kommt zu einem Kampf zwischen dem Entführer und Paolo, den Paolo schließlich für sich entscheiden kann. Er bringt Miriam in Sicherheit.
Damit Gunnar Björck nicht als Freier in dem Buch über Menschenhandel erwähnt wird, gibt er Informationen über Zala an Mikael Blomkvist weiter. Zala ist ein ehemaliger sowjetischer Topspion, der ausgestiegen ist und in Schweden Asyl gesucht hat. Gunnar Björck war damals diensthabender Polizist und Bjurmann Praktikant in der Rechtsabteilung der Sicherheitspolizei, als Zala bei ihm vorsprach und um Asyl bat. Zala bekam Asyl um den Preis, seine Informationen der schwedischen Regierung bekanntzugeben. Zala wurde zum Staatsgeheimnis.
Um mehr Informationen zu bekommen fragt Mikael Blomkvist schließlich Holger Palmgren, der ursprüngliche Vormund von Lisbeth, ob er mehr wisse. Holger Palmgren erzählt, Alexander Zalatschenko sei Lisbeths und Camillas Vater. Lisbeths Mutter hatte in jungen Jahren mit dem älteren Zalatschenko ein Verhältnis. Zalatschenko wollte jedoch keine Heirat oder ein Familienleben, sodass Lisbeths Mutter die Töchter alleine aufzog. Da Zala sadistisch veranlagt ist, kam er jahrelang in unregelmäßigen Abständen zu Besuch, um Lisbeths Mutter zu misshandeln. Die Töchter bekamen das natürlich mit. Lisbeth versuchte, ihre Mutter zu schützen. Als Lisbeth beobachtete, wie Zala aus ihrem Haus herauskam und in sein Auto einstieg, entleerte sie eine mit Benzin gefüllte Milchtüte in Zalatschenkos Auto und warf ein Streichholz hinterher. Zalatschenko trug schwerste Verbrennungen davon.
Lisbeths Mutter lag bewusstlos in der Küche und erholte sich nie mehr ganz von Zalas diesmaligem Angriff.
Lisbeth erzählte der Polizei die ganze Wahrheit, aber niemand glaubte ihr. Die Ermittlungen zu diesem Fall führte Gunnar Björck, der natürlich Zalas Existenz geheimhalten wollte.
Lisbeth war zu diesem Zeitpunkt 12 Jahre alt und und wurde nach diesem Vorfall in eine psychiatrische Anstalt eingewiesen.
Als Lisbeth aus den Medien erfährt, dass Miriam zusammengeschlagen wurde, beschließt sie, Miriam zu rächen. Sie folgt der Spur des blonden Riesen, der Miriam angegriffen hat und fährt zu seinem Wohnsitz. Dort trifft sie auch auf Zala. Durch Überwachungskameras und Bewegungsmelder wird Lisbeths Anschleichen bemerkt und sie wird gefangengenommen. Mit vorgehaltener Waffe wird sie von Ronald gezwungen in den Wald zu gehen, wo er gerade das Grab für sie ausgehoben hatte. Zala begleitet die beiden. Als Lisbeth an dem für sie ausgehobenen Grab steht, sagt sie, ihr Palm würde die ganze Zeit die Gespräche aufnehmen und übers Internet schicken. Sie wirft ihrem Vater den Palm entgegen. Ronald, der die Pistole in der Hand hält, wendet seinen Blick von ihr ab, um den Bildschirm sehen zu können. In dem Moment wirft Lisbeth ihm Sand in die Augen und versucht zu entkommen. Ihr Vater schnappt sich Ronalds Pistole und läuft hinter ihr her. Er zielt und trifft drei Mal, sodass Lisbeth sich nicht mehr wehren kann. Danach schleift er sie wieder zu ihrem Grab und lässt von Ronald Erde darauf schütten.
Lisbeth ist jedoch nicht tot. Nach einiger Zeit beginnt sie, sich aus dem Grab herauszuschälen. Sie kehrt zu Ronalds und Zalas Wohnhaus zurück, diesmal aus einer Richtung, die die Überwachungssysteme nicht erfassen. Sie überwältigt Zala und sperrt ihn ein. Ronald ist von Lisbeths Anblick so geschockt, dass er panikgetrieben flüchtet.
Inzwischen hat auch die Redaktion die Adresse von Ronald herausbekommen. Mikael folgt dieser Spur und trifft kurz vor der Zieladresse auf den verängstigten Ronald. Mikael erkennt Ronald bereits von Weitem, da er die Beschreibungen von Paolo kennt. Mikael zückt die Pistole, die er in Lisbeths Wohnung gefunden hat und fesselt Ronald. Danach fährt er weiter zu der Adresse. Er findet die angeschossene Lisbeth, die vollkommen entkräftet in der Küche liegt, und wählt den Notruf.
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