Родители Надежды, Сергей Яковлевич и Ольга Евгеньевна, были профессиональными революционерами. Их брак был заключен в молодые годы.
Из материалов полицейских архивов известно, что Сергей Яковлевич был православного вероисповедания, имел специальности слесаря и машиниста. В 1908 году привлекался Тифлисским губернским жандармским управлением за участие в стачке на железной дороге, в 1902 году обвинялся в «тайном сообществе», в 1903 году «задерживался», но обвинение ему не предъявлялось, последовало лишь запрещение жить на Кавказе. В 1905 году за ним был учрежден особый надзор полиции, который не был осуществлен, так как по прибытии в Ростов-на-Дону он скрылся. В дальнейшем С. Я. Аллилуев продолжал активно участвовать в революционном движении, и его не раз арестовывали. Жена его, Ольга Евгеньевна, урожденная Федоренко, родилась в Тифлисе. У них было четверо детей — Павел, Федор, Анна и Надежда. За границей Аллилуевы не были.
«Жена моя, — писал впоследствии С. А.(?) Аллилуев, — Ольга Евгеньевна, с первых дней замужества примкнула к революционному движению. Постоянно выполняла поручения подпольной организации, она на всем протяжении моего революционного пути всегда оставалась моим верным спутником и помощником».
Брак этот был счастливым. Его не омрачало даже то, что Ольга порой увлекалась другими мужчинами: то венгром, то поляком, то болгарином, то турком. Но несмотря на это, к ней в доме относились с пониманием, терпеливо, и обычно ее очередное увлечение вскоре прекращалось, и все входило в нормальную колею.
Когда они жили в Тбилиси, произошло знакомство будущего тестя с зятем, а будущая супруга Сталина — Надежда была еще в детском возрасте. По семейному преданию, Иосиф Сталин в 1903 году спас Надежду, когда она, играя в двухлетнем возрасте на набережной Баку, упала в море. В 1907 году семья Аллилуевых переехала в Петербург.
В тревожные июньские дни 1917 года на их квартире одно время скрывался В. И. Ленин, который в дальнейшем неоднократно проявлял заботу о членах семьи Аллилуева. В марте и апреле 1920 года он дал распоряжение о «предоставлении долгого отпуска» П. С. Аллилуеву, перенесшему сыпняк и страдающему слабостью легких. Телеграфом он запрашивал сведения о С. Я. Аллилуеве, направленном с комиссией по обследованию рудников Криворожского бассейна. Судьба его была неизвестна в течение шести месяцев.
Аллилуевы тепло встретили Сталина, вернувшегося из сибирской ссылки. Надежда увлеклась им вскоре после октябрьских событий, что было замечено домашними да и самим Сталиным, ответившим ей взаимностью.
