Согласно мемуарам Светланы, между родителями случилась ссора на праздничном банкете в честь 15-й годовщины Октября. Сталин бросил Надежде: «Эй, ты! Пей!» А она воскликнула: «Я тебе не эй!» – и выбежала из-за стола. Больше ее не видели.
Тело Надежды Сергеевны утром обнаружила экономка Каролина Васильевна Тиль – жена Сталина вся в крови лежала на полу возле кровати, а в руке был зажат маленький «вальтер», когда-то подаренный ей братом. Перепуганная экономка позвала няню, вместе они вызвали начальника охраны, следом прибежали Молотов с женой, Ворошилов, Енукидзе… На шум вышел Сталин и услышал: «Иосиф, Нади больше нет с нами…»
Начальник охраны генерал Н. С. Власик вспоминал: «Жена Сталина, Надежда Сергеевна Аллилуева, скромная женщина, редко обращалась с какими-нибудь просьбами, скромно одевалась, не в пример женам многих ответственных работников. Она училась в Промакадемии и много внимания уделяла детям… В 1932 году она трагически погибла. Иосиф Виссарионович глубоко переживал потерю жены и друга. Дети еще были маленькие, уделять им много внимания т. Сталин ввиду своей занятости не мог. Пришлось передать воспитание и заботу о детях Каролине Васильевне. Она была культурной женщиной, искренне привязанной к детям».
Троцкий объяснял смерть Надежды так: «9 ноября 1932 года Аллилуева внезапно скончалась. Ей было всего 30 лет. Насчет причин ее неожиданной смерти советские газеты молчали. В Москве шушукались, что она застрелилась, и рассказывали о причине. На вечере у Ворошилова в присутствии всех вельмож она позволила себе критическое замечание по поводу крестьянской политики, приведшей к голоду в деревне. Сталин громогласно ответил ей самой грубой бранью, которая существует на русском языке. Кремлевская прислуга обратила внимание на возбужденное состояние Аллилуевой, когда она возвращалась в свою квартиру. Через некоторое время из ее комнаты раздался выстрел. Сталин получил много выражений сочувствия и перешел к порядку дня».
Хрущев в воспоминаниях называет основной причиной ревность: «Мы похоронили Аллилуеву. Сталин выглядел опечаленным, стоя у ее могилы. Не знаю, что было у него на душе, но внешне он скорбел. После смерти Сталина я узнал историю смерти Аллилуевой. Конечно, эта история никак документально не подтверждена. Власик, начальник охраны Сталина, рассказал, что после парада все отправились обедать к военному комиссару Клименту Ворошилову на его большую квартиру. После парадов и других подобных мероприятий все обычно шли к Ворошилову обедать.
Командующий парадом и некоторые члены Политбюро отправились туда прямо с Красной площади. Все выпили, как обычно в таких случаях. Наконец, все разошлись. Ушел и Сталин. Но он пошел не домой. Было уже поздно. Кто знает, какой это был час. Надежда Сергеевна начала беспокоиться. Она стала искать его, звонить на одну из дач. И спросила дежурного офицера, нет ли там Сталина. „Да, – ответил он. – Товарищ Сталин здесь“. – „Кто с ним?“ – Он ответил, что с ним женщина, назвал ее имя. Это была жена одного военного, Гусева, который тоже был на том обеде. Когда Сталин ушел, он взял ее с собой. Мне говорили, что она очень красивая. И Сталин спал с ней на этой даче, а Аллилуева узнала об этом от дежурного офицера.
Утром – когда, точно не знаю – Сталин приехал домой, но Надежды Сергеевны уже не было в живых. Она не оставила никакой записки, а если записка и была, нам никогда об этом не говорили».
«Жена Сталина застрелилась, – свидетельствовал Артем Сергеев. – Мне было 11 лет, когда ее не стало. У нее были дикие головные боли. 7 ноября она нас с Василием привела на парад. Минут через двадцать ушла – не выдержала. У нее, судя по всему, было неправильное сращивание костей черепного свода, и в подобных случаях самоубийство не редкость. Трагедия произошла на следующий день, 8 ноября. После парада нам с Васей захотелось поехать за город. Сталин с женой были в гостях у Ворошилова. Она ушла из гостей раньше и направилась домой. Ее провожала жена Молотова. Они сделали два круга по Кремлю, и Надежда Сергеевна пошла к себе.
У нее была крохотная спаленка. Она пришла и легла. Сталин пришел позже. Лег на диван. Утром Надежда Сергеевна долго не вставала. Пошли будить и увидели ее мертвой».
11 ноября 1932 года в Москве состоялись похороны Надежды Аллилуевой. Прощание проходило в одном из залов ГУМа. По воспоминаниям приемного сына вождя Артема Сергеева, Сталин тогда, не скрываясь, рыдал. Впоследствии он сказал: «Меня она искалечила на всю жизнь…» Супруга Сталина была похоронена на Новодевичьем кладбище.