Галина Джугашвили родилась в Москве в семье старшего сына И. В. Сталина — Якова Джугашвили и балерины Юлии Мельцер. Последний раз она видела отца, когда ей было 3 года, перед его уходом на фронт. После того, как пришло известие о том, что Яков Джугашвили попал в плен, мать Галины была арестована и провела в тюрьмах полтора года. В дальнейшем Галина Джугашвили в своих интервью отрицала принятую историками версию судьбы своего отца.
Галина Джугашвили окончила филологический факультет МГУ, кандидат филологических наук. Работала младшим научным сотрудником в Институте мировой литературы. В 1970 году вышла замуж за Хусейна бен Саада — гражданина Алжира, работавшего экспертом ООН по чрезвычайным ситуациям. В браке родился единственный ребёнок, Селим (1970), страдавший врождённым заболеванием. При Горбачёве она смогла побывать на родине мужа.
Скончалась в Главном военном клиническом госпитале им. Бурденко в Москве.
Похоронена на Новодевичьем кладбище.
Как филолог Галина Джугашвили занималась изучением литературы Алжира, написанной как на французском, так и на арабском языках. Ею была опубликована монография «Алжирский франкоязычный роман» (1976), составлены и откомментированы сборники «Поэзия Магриба» (1978, совместно с Н. Луцкой) и «Из алжирской поэзии XX века» (1984).
В 1990-е гг. Джугашвили дебютировала как прозаик и мемуарист, выпустив две книги художественной прозы (в соавторстве с Галой Краевой) и несколько раз переизданные воспоминания о своей семье. Была принята в члены Союза писателей России.