En un futuro con una estricta política de hijo único, seis septillizas intentan escapar del Gobierno mientras buscan a una de sus hermanas, que ha desaparecido.

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.