Stalins helse forverret seg mot slutten av andre verdenskrig. Han led av aterosklerose som et resultat av kraftig røyking, et mildt slag rundt seiers tid. Parade (mai 1945) og et alvorlig hjerteinfarkt i oktober 1945.
De siste tre dagene av Stalins liv er beskrevet i detalj, først i de offisielle sovjetiske kunngjøringene i Pravda, og deretter i en fullstendig engelsk oversettelse som fulgte kort tid etter i Current Digest of the Soviet Press. Som beskrevet av Volkogonov, 28. februar 1953, samlet Stalin og et lite antall av hans indre krets, bestående av Malenkov, Molotov, Beria og Khrushchev og noen få andre sammen for en kveld med underholdning og drikking. Gjestene spredte seg omtrent klokken 04.00 den 1. mars, og Stalin trakk seg tilbake til sine private kvartaler med strenge instruksjoner om at han ikke skulle forstyrres før det hørtes lyder som tydet på at han hadde våknet. Tiden gikk og ingen lyder ble hørt gjennom dagen. Rundt klokka 23.00 1. mars kom husholdersken forsiktig inn på rommet sitt og fant ham liggende på gulvet, iført pyjamabuksa og en skjorte. Han var bevisstløs, pustet tungt, inkontinent og reagerte ikke på forsøk på å vekke ham. Beria ble oppringt og da han så ham, diskonterte han at han var bevisstløs, og tilskrev dette alkoholforbruk, og dro.
Klokka 07.00 2. mars var Beria og en gruppe medisinske eksperter innkalt for å undersøke ham. Basert på undersøkelsen, som avslørte et blodtrykk på 190/110 og en høyresidig hemiplegi, konkluderte de med at Stalin, som hadde en kjent historie med ukontrollert hypertensjon, hadde fått et hemorragisk hjerneslag som involverte venstre midtre hjernearterie. I løpet av de neste to dagene fikk han en rekke behandlinger; og i et forsøk på å senke blodtrykket, som hadde steget til 210/120, ble det påført to separate applikasjoner av åtte igler hver på nakken og ansiktet de neste to dagene. Tilstanden hans fortsatte imidlertid å forverres, og han døde klokken 21.50. 5. mars 1953. Kroppen hans ble deretter ført til et uspesifisert sted og obduksjon ble utført, hvorpå den ble balsamert for offentlig visning. Forsøk på å finne den opprinnelige obduksjonsrapporten har vært mislykket inntil nylig, men de viktigste funnene ble rapportert i en spesiell bulletin i Pravda 7. mars 1953, som følger:
«Patologisk-anatomisk undersøkelse av kroppen til JV Stalin»
«Patologisk undersøkelse avslørt en stor blødning, lokalisert til området av subkortikale sentre på venstre hjernehalvdel. Denne blødningen ødela viktige områder av hjernen og resulterte i irreversible endringer i respirasjon og sirkulasjon. I tillegg til hjerneblødningen ble det funnet signifikant hypertrofi av venstre ventrikkel (av hjertet), mange blødninger i hjerteinfarkt, i mage og tarmslimhinne, aterosklerotiske endringer i karene, mer fremtredende i hjernearteriene. charac ter av J.V. Stalins sykdom fra øyeblikket av hjerneblødning. Derfor kunne ikke alle behandlingsforsøk ha ført til et gunstig utfall og forhindret en dødelig slutt. «
Som oppsummert ovenfor, snarere enn å antyde et komplott av Beria , som mistanke falt for at han på et tidspunkt angivelig sa til Molotov «Jeg tok ham ut», og hans tilsynelatende forsettlige forsinkelse med å få medisinsk behandling for Stalin, var de fysiske endringene som ble sett under obduksjon i samsvar med ekstrakranielle endringer som ofte forekommer hos ofre for hjerneslag. Lavrenti Berias sønn, Sergio Beria, fortalte senere at etter Stalins død, informerte moren hans Nina mannen sin om at «Din stilling nå er enda mer prekær enn da Stalin levde.» Dette viste seg å være riktig; flere måneder senere , i juni 1953, ble Beria arrestert og siktet for en rekke forbrytelser, men, vesentlig, ingen som vedrørte Stalins død. Han ble deretter henrettet etter ordre fra sine tidligere Politburo-kolleger, men det er motstridende historier om når og hvor dette skjedde.