Segunda Guerra Mundial (1939-1945). En la Francia ocupada por los alemanes, Shosanna Dreyfus (Mélanie Laurent) presencia la ejecución de su familia por orden del coronel Hans Landa (Christoph Waltz). Después de huir a París, adopta una nueva identidad como propietaria de un cine. En otro lugar de Europa, el teniente Aldo Raine (Brad Pitt) adiestra a un grupo de soldados judíos ("The Basterds") para atacar objetivos concretos. Los hombres de Raine y una actriz alemana (Diane Kruger), que trabaja para los aliados, deben llevar a cabo una misión para hacer caer a los jefes del Tercer Reich. El destino quiere que todos se encuentren bajo la marquesina de un cine donde Shosanna espera para vengarse

En Estocolmo, Suecia, la hacker vigilante Lisbeth Salander es contratada por el programador informático Frans Balder para recuperar Firefall, un programa capaz de acceder a los códigos nucleares del mundo que él desarrolló para la Agencia de Seguridad Nacional, ya que Balder cree que es demasiado peligroso que exista. Lisbeth recupera con éxito Firefall de los servidores de la NSA, atrayendo la atención del agente Edwin Needham, pero no logra desbloquearlo y posteriormente el programa es robado por mercenarios liderados por Jan Holtser, quienes también intentan matar a Lisbeth. Cuando ella no se presenta a su cita programada, Balder cree erróneamente que Lisbeth decidió quedarse con Firefall para ella misma y contacta a Gabrielle Grane, la subdirectora del Servicio de Seguridad Sueco (Säpo), quien traslada a Balder y a su hijo pequeño August a una casa segura. Mientras tanto, Needham rastrea el inicio de sesión no autorizado hasta Estocolmo y llega en busca de Lisbeth y Firefall.