Poprvé se sovětský vůdce a Naděžda Allilujevová setkali, když jí bylo patnáct let. Roku 1917 se Stalin vracel ze svého vyhnanství zpět do Petrohradu a jelikož neměl kde bydlet, složil hlavu u svého přítele, Sergeje Allilujeva. Tam si ho Naděžda všimla a díky kouzlu jeho osobnosti se do devětatřicetiletého komunisty okamžitě zamilovala. Po říjnovém bolševickém převratu se Stalin dostal do čela vlády a Naděžda se nechala ochotně zaměstnat jako jeho sekretářka. Jejich vztah však nebyl vůbec šťastný.
V prvním roce jejich vztahu Stalin požádal jejího otce o její ruku. Jako zarytí bolševici si však na tradiční smlouvy nepotrpěli, a tak jim stačila pouhá registrace. Roku 1921 se pak narodil jejich syn Vasilij a o pět let později dcera Světlana. Mimo to ještě Naděžda vychovávala nevlastního syna Jakova, kterého měl Stalin z prvního manželství. Paradoxně k němu si vytvořila nejsilnější vztah.
Josif Vissarionovič Stalin v roce 1945
Naděžda byla jedinou osobou, která mohla Stalina kritizovat. I když byli oba stejného přesvědčení, tak se neshodli na mnoha věcech. Mrzel ji rozkol mezi ním a Trockým a vyčítala mu hrůzy zapříčiněné kolektivizací zemědělství. On ji zase obviňoval z toho, že si neváží luxusu, který ji dopřává. Navíc se nikdy nenaučila vařit, a tak Stalin, navzdory svým ideálům, trpěl přítomnost kuchařky a chůvy.
9.listopadu roku 1932 se začalo schylovat k tragédii. Ten den probíhala oslava 15. výročí Říjnové revoluce a vedle dalších bolševiků se ji účastnila i Naděžda s manželem. Stalin se však příšerně opil a flirtoval s manželkou generála Jegorova. Dokonce měl sovětský vůdce po své manželce házet slupky od pomeranče a slovně ji napadat. Když se pak připíjelo na oslavu zničení menševiků a jiných nepřátel státu, Naděžda odmítla pozvednout číši a po nějaké době z večírku naštvaně odešla.
Další den ráno ji našli ve svém pokoji s prostřeleným srdcem. Vedle ní ležela pistole značky Walther. Její smrt provází řada záhad, přičemž se spekuluje, že ji mohl zabít sám Stalin. Chruščov ve svých pamětech napsal: „…Ať už umřela jakkoliv, příčinou bylo Stalinovo chování. … Podle verze, která mi přijde pravděpodobnější, se Naďa zastřelila pro nějakou urážku, která se dotkla její hrdosti.“ Tou urážkou mohlo být zjištění, že není pouze Stalinova manželka, ale také dcera. Její matka údajně přiznala, že měla poměr se Stalinem i s jinými muži a vlastně neví, kdo je její otec.
Stalin vydal příkaz, aby se její smrt nijak nevyšetřovala. Oficiálně bylo vydáno prohlášení, že zemřela na apendicitidu, sebevražda byla totiž komunisty považována za zradu. Při uzavírání rakve svou manželku políbil, jejího pohřbu se však neúčastnil.
