Pigen der legede med ilden bringer et længe ventet gensyn med det umage makkerpar Lisbeth Salander og Mikael Blomkvist. Journalisten Mikael Blomkvist er tilbage på Milleniums redaktion, da en kollega og dennes kæreste sætter ham på sporet af en rystende nyhed omhandlende omfattende sexhandel med kvinder mellem Østeuropa og Sverige.
Det hele starter som en god jounalistisk opgave, men overskygges pludselig af et brutalt dobbeltmord. Lisbeth Salanders retur til Sverige trækker hende efter kort tid ind i sagen. Hun bestemmer én gang for alle at gøre op med fortiden og straffe dem, der har gjort hende fortræd. Endnu en gang krydses Mikael Blomkvist og Lisbeth Salanders veje.