После Февральской революции 1917 года Сталин из сибирской ссылки приехал в Петроград. Здесь он направился на квартиру к старым знакомым. Аллилуевы приняли его тепло, приютили. Днями он где-то пропадал, возвращался домой поздно. Его всегда ждали горячий чай с бубликами и неподдельный интерес сестер к молчаливому, чаще всего угрюмому революционеру. В июльские дни 1917 года в квартире Аллилуевых несколько суток скрывался Ленин, которому отвели маленькую комнатку гимназистки Нади.
После Октябрьской революции Сталин стал наркомом по делам национальностей. Надежда Аллилуева работает у него в аппарате секретаршей. В начале 1918 года правительство переезжает в Москву. Надежда тоже перебирается в Москву. Недавняя гимназистка соединяет свою судьбу со Сталиным. В Москве вступила в партию, ездила с мужем па Царицынский фронт. Потом работала в секретариате Совнаркома и личном секретариате Ленина, была у пего дежурным секретарем в Горках.
В 1921 году во время очередной чистки её исключили из партии с формулировкой "за недостаточную общественную деятельность". Ленин счел необходимым обратиться к руководителям комиссии по чистке с письмом, считая своим долгом довести до сведения комиссии обстоятельства, оставшиеся неизвестными "ввиду молодости Надежды Сергеевны Аллилуевой".
"Лично я, - сообщал Ленин, - наблюдал её работу как секретарши в Управлении делами СНК, т. е. мне очень близко. Считаю, однако, необходимым указать, что всю семью Аллилуевых, т. е. отца, мать и двух дочерей, я знаю с периода до Октябрьской революции. В частности, во время июльских дней, когда мне и Зиновьеву приходилось прятаться и опасность была очень велика, меня прятала именно эта семья, и все четверо, пользуясь полным доверием тогдашних большевиков-партийцев, не только прятали нас обоих, но и оказывали целый ряд конспиративных услуг, без которых нам бы не удалось уйти от ищеек Керенского".
Надежду Аллилуеву в партии восстановили.
После кончины Ленина она переходит на работу в редакцию журнала "Революция и культура", который издавался газетой "Правда", потом поступает в Промышленную академию, откуда её отозвали и направили в Московский горком партии. В академии она училась на факультете искусственного волокна. Там же учились её приятельницы - жена А. А. Андреева Дора Моисеевна Хазан и Мария Марковна Каганович. Секретарем партийной ячейки у них был молодой Хрущев, приехавший из Донбасса. Надежда Аллилуева была избрана студентами групоргом.
В своих воспоминаниях Н. Хрущев упоминает период учебы в Промышленной академии: "Когда она училась в Промышленной академии, то очень мало людей знали, что она жена Сталина. Аллилуева и Аллилуева. У нас ещё один был Аллилуев - горняк. Надя никогда не пользовалась доступными ей привилегиями. Она никогда не ездила в Промышленную академию на машине и не уезжала из академии в Кремль на машине. Нет, она приезжала трамваем. Она ничем не выделялась в массе студентов. Ограниченный круг людей знал, что Аллилуева жена Сталина. Это было умно с её стороны - не показывать, что она близка к человеку, который в политическом мире среди друзей и врагов считается человеком "номер один".
О том, что Сталин и его жена были разными по характеру людьми, свидетельствует и Б. Бажанов: "Надя ни в чем не была похожа на Сталина. Она была очень хорошим, порядочным и честным человеком. Она не была красива, но у неё было милое, открытое и симпатичное лицо.
Когда я познакомился с Надей, у меня было впечатление, что вокруг неё какая-то пустота - женщин-подруг у неё в это время как-то не было, а мужская публика боялась к ней приближаться - вдруг Сталин заподозрит, что ухаживают за его женой, - сживет со свету. У меня было явное ощущение, что жена почти диктатора нуждается в самых простых человеческих отношениях...
Домашняя её жизнь была трудна. Дома Сталин был тиран. Постоянно сдерживая себя в деловых отношениях с людьми, он не церемонился с домашними. Не раз Надя говорила мне, вздыхая: "Третий день молчит, ни с кем не разговаривает и не отвечает, когда к нему обращаются, необычайно тяжелый человек". Но разговоров о Сталине я старался избегать - я уже представлял себе, что такое Сталин, бедная Надя только начинала, видимо, открывать его аморальность и бесчеловечность и не хотела сама верить в эти открытия".
В 1919 году семье Сталина выделили дачу в Зубалове. Дом в Зубалове не строили по индивидуальному проекту, а воспользовались брошенной усадьбой, которая называлась по имени бывшего хозяина - нефтепромышленника Зубалова, владевшего нефтеперегонными заводами в Баку и Батуми. Здесь же, неподалеку, поселились А. И. Микоян, К. Е. Ворошилов, Б. М. Шапошников.
Надежда работала, с детьми занималась няня. До 1929-1930 годов, по воспоминаниям Светланы Аллилуевой, мать сама вела хозяйство, получала пайки и карточки. В доме был нормальный быт, которым руководила хозяйка дома. Охраны не было. Единственный охранявший ездил только со Сталиным в машине и к дому никакого отношения не имел. Сталин в то время ходил по московским улицам без охраны.