استکهلم، اواخر دهه ۱۹۷۰. در یک قدمی ساختمان‌های دولتی و کانون‌های اصلاح و تربیت، دنیای وسوسه‌انگیز کلوب‌های شبانه و خانه‌های خصوصی قرار دارد. فیلم «دختر تلفنی» داستان آیریس جوان را روایت می‌کند که از پایین‌ترین طبقات جامعه وارد دنیای بی‌رحمی می‌شود که در آن قدرت می‌تواند هر چیزی را برای شما بخرد.

یک نیروی شیطانی ماوراءالطبیعه به شهر کوچکی در سوئد نفوذ می‌کند. شش دختر که هیچ ارتباطی با هم ندارند، برای مبارزه با این اهریمن انتخاب می‌شوند. آن‌ها باید اختلافات خود را کنار بگذارند تا بتوانند خود و جهان را نجات دهند.

«میکائیل بلومویست» ( دنیل کریگ ) روزنامه نگاری است که به واسطه فعالیت هایش بر ضد یک سیاستمدار، در حال حاضر تحت فشارهای زیادی قرار دارد و به نظر می رسد که او هیچ شانسی در مقابل این سیاستمدار نداشته باشد. در این وضعیت فردی به نام «ونگر» ( سون برتیل تاوب ) از میکائیل می خواهد تا به پرونده گم شدن یکی از بستگانش که مربوط به ۴۰ سال پیش است رسیدگی کند. میکائیل بعد از قبول این پیشنهاد، از کمک یک دختر عجیب به نام «لیزبث» ( رونی مارا ) که متخصص امور کامپیوتری است بهره می برد اما هرچقدر که آنها در این ماجرا به جلو می روند، متوجه واقعیت های تلخی می شوند که...