Larsson nació en Skelleftehamn, provincia de Västerbotten, el 15 de agosto de 1954. Creció en el campo con sus abuelos, en el pequeño municipio de Norsjö, unos 100 km al norte de Umeå, que aparece en un capítulo de “Los hombres que no amaban a las mujeres”. Con ocho años falleció su abuelo (1962) y volvió a Umeå.
Insomne desde su adolescencia, dedicaba noches enteras a redactar en una máquina de escribir que le regalaron a los 12 años; no dejaba dormir a nadie y lo mandaron al garaje. Con 14 años y estando de camping, fue testigo de cómo sus amigos violaban a una chica; días después se cruzó con ella por la calle y se acercó a excusarse por no haberlo evitado, pero ella lo rechazó; siempre se sintió culpable. Eso lo marcó y desde entonces fue un feminista convencido.
Más tarde, Stieg trabajó de lavaplatos en distintos restaurantes de la ciudad y en una fábrica de papel. Viajó dos veces a África con el dinero que iba ahorrando. Entre 1977 y 1999 trabajó como diseñador gráfico para la agencia de noticias Tidningarnas Telegrambyrå (TT).
Fue uno de los impulsores de las protestas contra la Guerra de Vietnam en la ciudad. Durante una de las manifestaciones conoció a Eva Gabrielsson, su pareja. Militó en la trotskista Kommunistiska Arbetareförbundet (Liga Comunista de Trabajadores).
Profundamente comprometido en la lucha contra el racismo y la ultraderecha antidemocrática, a mediados de los 80 participó en la fundación del proyecto antiviolencia Stop the Racism. En 1995 fue uno de los promotores de la Fundación Expo, dedicada a "estudiar y cartografiar las tendencias antidemocráticas, de extrema derecha y racistas en la sociedad".
Desde 1999 fue director de la revista de la fundación, también llamada Expo. Empezaron con la revista en 1995 cuando siete personas fueron asesinadas por nazis. Él trabajaba de noche para intentar que todo siguiera funcionando, pero según el mismo Larsson, no recibieron ningún apoyo de la sociedad, y en 1998 la revista se vino abajo.
Se reorganizaron con una nueva gestión en 2001. Escribió varios libros de investigación periodística acerca de los grupos nazis de su país y de las conexiones entre la extrema derecha y el poder político y financiero. Amenazado por la ultraderecha, no quiso casarse con su pareja, la arquitecta Eva Gabrielsson, para que su nombre no constara en ningún registro oficial (un compañero periodista suyo fue asesinado con un carro-bomba).
Larsson sentía también un gran interés por la ciencia ficción; presidía la sociedad escandinava de este género. Muy trabajador, fumador compulsivo (consumía tres paquetes de tabaco al día), bebedor asiduo de café, aquejado de insomnio y amante de la comida basura, su corazón acabó afectado por este modo de vida y falleció en Estocolmo, un 9 de noviembre de 2004, a causa de un infarto, hora y media después de ser trasladado al hospital, muy cercano a la redacción de Expo, tras haber subido los siete pisos andando debido a avería del ascensor y manifestar que se encontraba mal.
El legado de Stieg Larsson ha provocado un enfrentamiento entre su viuda Eva Gabrielsson, por un lado, y el padre y el hermano del escritor (Erland y Joakim respectivamente), por otro. Son éstos quienes han recibido la millonaria herencia, que incluye todos los derechos de sus obras así como la manera de gestionar lo que dejó escrito. Sin embargo, Gabrielsson cree que es ella quien debería tener el control al ser la persona que mejor le conocía; Larsson abandonó el hogar familiar a los 18 años y desde entonces vivió con Gabrielsson sin mantener apenas contacto con su padre y hermano.
Erland y Joakim ofrecieron a Gabrielsson un acuerdo por el que le daban 20 millones de coronas suecas y la tercera parte de los derechos de autor, aunque esta oferta fue finalmente rechazada por la viuda.
En una entrevista para el diario italiano "La Stampa" publicada el 07/02/2010, Gabrielsson desmintió las afirmaciones del colega de Larsson, Kurdo Baksi y del que fuera su jefe durante años en la agencia de noticias sueca TT, Anders Hellberg, que levantaron gran polémica en Suecia al asegurar que otra persona escribió los libros.
Gabrielsson afirmó que ella es arquitecta y que "durante un cierto período coleccionó informes y estudios sobre los barrios y los edificios de Estocolmo" de los que el escritor se sirvió para ambientar sus novelas. "No necesitaba ningún tipo de ayuda para escribir. Cuando se sentaba ante el ordenador, tenía las ideas muy claras y escribía muy rápido, mientras que yo soy muy lenta", afirmó.
La saga Millennium
Larsson comenzó a escribir novelas policíacas por las noches, como diversión, en el año 2001. En un primer momento, se planteó, junto con el periodista Kenneth A., de la agencia de noticias TT, escribir una historia sobre los personajes Hernández y Fernández, de Las aventuras de Tintín.
Más tarde se propuso imaginar cómo se desenvolvería en la sociedad actual la célebre Pippi Calzaslargas creada por la escritora sueca Astrid Lindgren: así creó a uno de los protagonistas de sus ficciones, la investigadora Lisbeth Salander. Como contrapunto, creó a otro personaje más equilibrado, el periodista de investigación Mikael Blomkvist (cuyo nombre evoca también el de otro personaje de Lindgren, el niño detective Kalle Blomkvist). A partir de ahí creó el resto de los personajes de la denominada saga Millennium, por el nombre de la revista en que trabaja Blomkvist.
Cuando finalizó el segundo volumen de la saga, “La chica que soñaba con una cerilla y un bidón de gasolina”, teniendo el diseño de la trama del tercero cerrado, pasó su manuscrito a un amigo editor. Larsson falleció días después de haber entregado a su editor el tercer volumen de la saga, “La reina en el palacio de las corrientes de aire”, y poco antes de que se publicara el primero (“Los hombres que no amaban a las mujeres”).
No llegó a ver publicada la obra que le llevaría a la fama, y su temprana muerte truncó el plan de continuar la saga, como algunos de sus allegados afirman. Su compañera durante 32 años, la arquitecta sueca Eva Gabrielsson, asegura que cuando Larsson falleció ya había comenzado a escribir la cuarta novela de la saga.