Миранда Грэй работает в психиатрической больнице для заключенных, признанных невменяемыми. Однажды, возвращаясь с работы под проливным дождём, она едва не сбивает девушку, стоящую на шоссе. Странная фигура воспламеняется и исчезает на глазах шокированной Миранды. А в следующий миг Миранда открывает глаза и видит, что находится в "стеклянной коробке" в больничной пижаме в ее же психиатрической лечебнице... Что с ней произошло, как она тут очутилась? Вопросы, на которые ей предстоит найти ответы.

До того как стать Чудо-женщиной, она была известна как Диана, принцесса амазонок, выросшая на укрытом от внешнего мира райском острове и обученная быть непобедимым воином. Когда американский летчик терпит бедствие на затерянном берегу и рассказывает о грандиозной войне, бушующей во внешнем мире, Диана покидает свой дом, убежденная, что она может остановить угрозу. Сражаясь плечом к плечу с мужчиной на войне, которая покончит с войнами, Диана осознает всю мощь своих уникальных способностей и свое истинное предназначение.

Сорок лет назад при таинственных обстоятельствах пропадает девушка из могущественной и влиятельной семьи. Ее дядя убежден, что было совершено убийство, расследовать которое он поручает опальному журналисту Микаэлю Блумквисту (Дэниел Крейг) и юной хакерше Лисбет Саландер (Руни Мара). Фильм основан на шведском бестселлере писателя Стига Ларрсона, который разошелся тиражом более чем 15 миллионов книг по всему миру.