"Lohetätoveeringuga tüdruk" on Stieg Larssoni Millenniumi-triloogial põhineva kolmeosalise filmisarja esimene osa. Majandusajakirjanik Mikael Blomkvist (Daniel Craig) vajab aja mahavõtmist. Talle on laimamise eest äsja mõistetud kolmekuuline vanglakaristus ning ta otsustab tööst ajakirjas Millennium ajutiselt loobuda. Samal hetkel teeb üks riigi legendaarsemaid tööstureid Henrik Vanger (Christopher Plummer) talle ettepaneku kirjutada Vangeri suguvõsa kroonika. See on aga suitsukate: tegelikult tuleb Blomkvistil välja uurida, mis on juhtunud ligi 40 aasta eest jäljetult kadunuks jäänud Henriku noore sugulase Harriet Vangeriga. Blomkvist võtab ülesande vastumeelselt vastu ning saab abiliseks riigi ühe parima häkkeri Lisbeth Salanderi (Rooney Mara). Mida sügavamale Blomkvist ja Salander Vangeri suguvõsa ajalukku süüvivad, seda õudsemaks ja verisemaks kogu lugu nende kohkumuseks muutub…