史達林的醫師們根據病情，診斷他得了最嚴重的腦出血。可是關於史達林被毒死的傳聞，在史學界仍然很有市場。
參與救治的醫師記載：「五日凌晨，史達林突然吐血，導致脈搏衰弱，血壓下降。這種現象讓我們有些犯難，如何對此做出解釋呢？所有會診醫師簇擁在病人身旁，然後回到隔壁房間不安地胡猜亂想……」「上午九點以後，病人開始吐血……並導致嚴重虛脫，費了好大勁才使病人恢復。十一時三十分……再度虛脫，伴有大汗，動脈脈博消失。艱難地使病人克服了虛脫……」
病理解剖則記載：「胃內容納物為黑色液體(按：即含有血性物質)，數量為兩百毫升。胃黏膜上可見大量小暗紅點，可輕易用刀剝落……」有人據此認定史達林死於毒殺。
這些吐血、出血的表現，是否意味著中毒？非也！臨床發現，病患(尤其是老年病患)在身體遭遇突發重病的打擊時，由於人體交感神經的調節失控，胃腸道很容易出現過度的胃酸分泌和黏膜保護功能減弱，出血很常見，也就是所謂的「應激性消化潰瘍」。這種現代醫療常常觀察到的情形，和「中毒」毫無關係。
「病人躁動不安，他試圖坐起來。青紫未消失。大量發汗。」「肝臟腫大。」這些紀錄也無法說明中毒，倒是很像心力衰竭導致的缺氧紫紺、肝臟淤血(按：由於心臟幫浦無力，大量血液積累在肺部和肝臟，因此肝腫大不一定代表中毒)。為什麼史達林在腦中風後又出現了心臟衰竭？原因很可能是合併「腦心症候群」，當時史達林已七十四歲，又長期抽菸、愛好喝酒，其心臟冠脈和腦動脈狀況應該同樣糟糕，有著相同的病變基礎，即粥樣硬化正不可逆地侵蝕他的健康，中風爆發的同時也會誘發心血管閉塞，導致急性心肌梗塞，繼而在幾天後發展成心臟衰竭，臨床上很常見，特別是那些有不良嗜好的老年人。
至於史達林的抽血報告：「嗜中性白細胞八五％。桿狀核中性白細胞一八％。特別說明：嗜中性白細胞中有毒性顆粒。實驗員維諾格拉多娃。」顯然是一份現在看來再普通不過的血液常規化驗。確實，嗜中性白細胞和桿狀核中性白細胞高於正常這點有些詭異，且「毒性顆粒」幾個字相當引人注目，莫非這就是中毒證據？
又錯了。此「毒性」是拉丁語翻譯過來的醫學專用術語，用來泛指顯微鏡下粒細胞的顆粒形態與多寡，和生活中所謂的「毒物」(poison)完全是兩回事！嗜中性白細胞、桿狀核中性白細胞升高時，可初步診斷的病症包括急性或化膿性感染、尿毒症、酸中毒、急性出血溶血(如中了蛇毒)等，範圍很廣，有些病患在嚴重的應激狀態下也會升高，光憑細胞升高就斷定中了生物性毒物，未免過於武斷。再說，史達林到了生命末期，肝腎功能趨於衰竭，很容易出現代謝性酸中毒，再加上臥床不起誘發墜積性肺炎，統統會導致那些細胞比例升高。
