上一集惨绝人寰的父子三人残杀，让丽莎贝丝·萨兰德（劳米·拉佩斯 Noomi Rapace 饰）头部中弹，几乎丧命，亚历山大·扎拉千科（Georgi Staykov 饰）惨遭斧劈，身负重伤。父女二人一同住在哥德堡的萨尔格医院，隆德曼·尼埃德曼（Micke Spreitz 饰）则持续逃亡。由于亚历山大是30年前从苏联军情局投诚瑞典的情报人员，其敏感身份让政府颇多顾忌，而丽莎贝丝背后隐藏的政治黑幕又令政客们焦虑不安。不久，亚历山大被瑞典安全局派出的刺客杀害，丽莎贝丝则面临多项谋杀罪名的指控。为了拯救丽莎贝丝，并揭露政府黑幕，千禧年杂志记者米克·布卢姆科斯特（Michael Nyqvist 饰）奔忙取证。然调查越深，危险越大……
本片根据瑞典小说家斯蒂格·拉尔松（Stieg Larsson）的原著改编，是“千禧年三部曲”的最后一部。
这部电影从《玩火的女孩》的结尾处开始。莉斯贝斯·萨兰德和亚历山大·扎拉琴科被送往哥德堡萨尔格伦斯卡大学医院，两人均伤势严重。与此同时，萨兰德的审判正在准备中，她被指控犯有三重谋杀罪，其中包括律师尼尔斯·比尤尔曼。但记者米凯尔·布洛姆维斯特准备不惜一切代价揭露瑞典当局对莎兰德的虐待，因此布洛姆维斯特的妹妹安妮卡·贾尼尼被聘请为莎兰德的律师。与此同时，《千禧报》的编辑们正在撰写一篇新的大型文章，该文章揭示了SÄPO内部存在一个秘密组织，不惜一切代价想要保守秘密。