1 марта 1953 года Сталина, лежащего на полу в малой столовой Ближней дачи (одна из резиденций Сталина), обнаружил сотрудник охраны Лозгачёв. Утром 2 марта на Ближнюю дачу прибыли врачи и диагностировали паралич правой стороны тела. 5 марта в 21 час 50 минут Сталин умер. О смерти Сталина было объявлено 5 марта 1953 года. Согласно медицинскому заключению, смерть наступила в результате кровоизлияния в мозг.

Существуют многочисленные теории заговора, предполагающие неестественность смерти и причастность к ней окружения Сталина. По одной (Э. С. Радзинский), Л. П. Берия, Н. С. Хрущёв и Г. М. Маленков способствовали его смерти, не оказав помощи.

Согласно заявлению М. Полторанина, председателя Межведомственной комиссии по рассекречиванию документов КПСС, он видел в архивах документы, подтверждающие версию об отравлении Сталина.

Сталин стал единственным из советских вождей, по которому была совершена панихида Русской Православной Церковью.

Смерть Сталина вызвала прилив энтузиазма у многочисленных узников ГУЛага. По свидетельству Льва Эммануиловича Разгона,

Я уж не помню, после этого ли бюллетеня или после второго, в общем, после того, в котором было сказано: «дыхание Чейн-Стокса» — мы кинулись в санчасть. Мы — это Костя Шульга, нормировщик Потапов, ещё два человека конторских — потребовали от нашего главврача Бориса Петровича, чтобы он собрал консилиум и — на основании переданных в бюллетене сведений — сообщил нам, на что мы можем надеяться…

В консилиуме, кроме главврача, принимали участие второй врач — бывший военный хирург Павловский и фельдшер — рыжий деревенский фельдшер Ворожбин. Они совещались в кабинете главврача нестерпимо долго — минут сорок. Мы сидели в коридоре больнички и молчали. Меня била дрожь, и я не мог унять этот идиотский, не зависящий от меня стук зубов. Потом дверь, с которой мы не сводили глаз, раскрылась, оттуда вышел Борис Петрович. Он весь сиял, и нам стало всё понятно ещё до того, как он сказал: «Ребята! Никакой надежды!!»

И на шею мне бросился Потапов — сдержанный и молчаливый Потапов, кадровый офицер, разведчик, бывший капитан, ещё не забывший свои многочисленные ордена…

И весь последующий день (или дни — не помню…) мы сидели у репродуктора и слушали музыку — чудную, божественную музыку, самую лучшую музыку на свете. А пятого вечером солдат из охраны за десять банок тушёнки и ещё сотню рублей принёс Косте Шульге бутылку водки. Мы зашли с Костей за недостроенную баню, разлили по приготовленным банкам водку, и я сказал:

— Пей, Костя! Это и есть наша свобода!

Забальзамированное тело Сталина было помещено на всеобщее обозрение в Мавзолей Ленина, который в 1953—1961 именовался «Мавзолей В. И. Ленина и И. В. Сталина». 30 октября 1961 XXII съезд КПСС постановил, что «серьёзные нарушения Сталиным ленинских заветов… делают невозможным оставление гроба с его телом в Мавзолее». В ночь с 31 октября на 1 ноября 1961 тело Сталина было вынесено из Мавзолея и погребено в могиле у Кремлёвской стены. Впоследствии на могиле был открыт памятник (бюст работы Н. В. Томского).