Lisbeth Salander revient à Stockholm pour y menacer son tuteur, Bjurman, qui néglige son travail malgré ses menaces. Le magazine Millénium, où oeuvre Mikael Blomkvist, s'apprête à publier une enquête sur le trafic de jeunes filles d'Europe de l'Est. Dans son article, le jeune Dag Svensson cite les noms de personnalités influentes... Mais Dag et son amie, Mia, sont assassinés, ainsi que Bjurman. Toutes les preuves semblent accuser Lisbeth. Pour l'innocenter, Mikael reprend l'enquête de Dag. Il contacte Gunnar Björk, ancien agent de la Sapö, les services secrets suédois. Lisbeth a confié son appartement à une amie : Miriam Wu. Celle-ci est passée à tabac avec Paolo, un boxeur qui rendait service à Mikael. Lisbeth récupère son dossier dans la cabane de Bjurman : elle découvre l'existence d'un certain "Zala". Mikael, qui a rencontré Palmgren, l'ancien tuteur de Lisbeth, apprend que Zala (alias Alexander Zalachenko) est en fait le père de Lisbeth. Björk lui révèle tout : Zala était un agent du GRU (le renseignement militaire soviétique) passé à l'Ouest. Parce qu'il battait sa mère, Lisbeth, 12 ans, avait voulu le brûler vif. Elle avait été ensuite internée en hôpital psychiatrique par le docteur Teleborian. Lisbeth piste Ronald Niedermann, le bourreau de Miriam et Paolo, à Göteborg. Elle se retrouve face à son père, qui lui tire dessus et l'enterre. Gravement blessée, Lisbeth entreprend de se venger avec une hache. Mikael arrive juste à temps pour appeler les secours.