Con Millennium: Uomini che odiano le donne, il regista candidato Oscar® David Fincher (The Social Network) traduce in immagini per il grande schermo il mondo dell'omonimo thriller di Stieg Larsson, bestseller in tutto il mondo.
Omicidio, corruzione, segreti di famiglia e i demoni interiori dei due protagonisti che si ritrovano a investigare insieme su un mistero irrisolto da quarant'anni fanno da sfondo all'intreccio della storia. Mikael Blomkvist (Daniel Craig), un giornalista finanziario intenzionato a ristabilire la propria reputazione dopo essere stato condannato per diffamazione, viene assunto da uno degli industriali più potenti della Svezia, Henrik Vanger (il candidato Oscar® Christopher Plummer), per scoprire la verità sulla scomparsa dell'amata nipote Harriet, avvenuta molti anni prima. Convinto che la ragazza sia stata uccisa da un membro della sua numerosa famiglia, Vanger spedisce il giornalista, ignaro di quanto sta per accadergli, su un'isola sperduta tra i ghiacci della costa svedese.
Frattanto, Lisbeth Salander (Rooney Mara), una investigatrice stravagante ma piena di risorse della Milton Security, viene assunta per fare delle ricerche su Blomkvist, e si ritrova per caso a indagare con Mikael sull'assassinio di Harriet Vanger. Lisbeth, giovane donna schiva che rifugge il mondo esterno perché è stata più volte ferita, è un'abile hacker che arriva dritta al punto, qualità che si rivelano indispensabili per la ricerca. Mentre Mikael affronta direttamente i Vanger che appaiono omertosi, Lisbeth si dà da fare dietro le quinte. I due iniziano così a scoprire una serie di omicidi del passato e del presente e stringono una fragile alleanza nonostante siano risucchiati nel vortice del crimine moderno.