Le 31 mars 1941, elle est arrêtée sur dénonciation par la police de Vichy et condamnée à vingt ans de travaux forcés par le Tribunal Maritime de Toulon. Elle est alors incarcérée à Marseille, Toulon, Lyon, puis Rennes. Elle participe avec ses compagnes d’infortune à une révolte à l’intérieur de la prison. Le 19 mai 1944, elles sont transférées vers Romainville en région parisienne, pour ensuite faire partie d’un des derniers convois envoyés en Allemagne, d’abord en direction de Sarrebruck puis du camp de Ravensbrück. Raymonde Nédélec est ensuite envoyée à Leipzig pour travailler dans une usine d’armement et y poursuit sa résistance : « On a saboté dans tous les ateliers. Nous sommes restées un an à Leipzig et pendant un an, nous avons saboté. Dans tous les ateliers ». Elle parvient à s’évader le 20 avril 1945, et rentre en France : « Quand je suis revenue à Paris, pesant à peine 35kg, j’ai appris le décès de mon mari, mort d’épuisement dans la Résistance ».
Cette veuve de 30 ans retourne alors à Marseille et reprend son engagement syndical et politique : elle rentre à la CGT des Bouches-du-Rhône et sera nommée responsable de la Commission féminine. La même année, en septembre 1945, elle devient conseillère générale du 6ème canton de Marseille. Et le 21 octobre, elle est élue à la Première Assemblée constituante de la IVème République (elle le sera de 1945 à 1951). Elle fait donc partie des 33 premières femmes députées élues en France. C’est un véritable évènement : « On était émues. Les femmes étaient reconnues comme des citoyennes, en tenant compte de leur travail dans la Résistance. Nous étions de partis différents. Mais nous nous disions : enfin! ».
C’est à cette période qu’elle rencontre Charles Tillon, ancien chef de la résistance communiste et des FTPF (Francs-Tireurs Partisans Français), ministre de 1944 à 1947, et l’un des dirigeants du Parti Communiste Français, député d’Aubervillers. Ils se marieront en 1951 et auront deux filles.
Raymonde et Charles Tillon poursuivent sans cesse leur engagement. Ils se battent ensemble contre le stalinisme au sein de leur propre parti. Charles Tillon est exclu du bureau politique en 1952, lui et son épouse prennent leur distance et se réfugient à Montjustin en Provence. Ils vont alors beaucoup écrire. Charles publiera de nombreux ouvrages, avec l’aide de Raymonde. En 1970, après s’être de nouveau opposés aux évènements de Prague, ils se font totalement exclure du parti. Raymonde écrira une lettre à la suite de cette décision : « Si je suis restée communiste dans les camps de la mort, je demeure solidaire de tous les communistes, qui en Tchécoslovaquie comme en France, luttent pour l’union de toutes les forces, dont le combat vaincra le nouvel esprit de démission ou de résignation qui sert sournoisement toutes les formes de réaction hostiles à la liberté de chaque peuple à devenir maitre chez lui pour assumer l’avenir » (Cette exclusion sera annulée par le PCF en 1997).
À cette période, le couple décide de s’installer en Bretagne. Après quelques temps à vivre dans Rennes, c’est à La Bouëxière que les deux combattants s’installent et vivent pendant près de vingt ans.
Charles Tillon meurt en 1993, à Marseille. Raymonde Tillon continue d’écrire, et publie en 2002 « J’écris ton nom, Liberté », dont la préface est écrite par une autre grande résistance, Germaine Tillon. En 2015, l’Assemblée Nationale lui rend hommage à travers une exposition sur les 33 premières femmes élues députées. Raymonde est alors la dernière survivante de ce groupe de femmes politiques.
Raymonde Tillon s’éteint le 17 juillet 2016, à l’âge de 100 ans, à Paris. Elle est inhumée avec Charles au carré des résistants du Cimetière de l’Est de Rennes. Pour ses obsèques, un hommage officiel lui est rendu devant le Parlement de Bretagne à Rennes. L’historien Charles-Louis Foulon énoncera un discours mettant en lumière ses « 95 ans de combat ». Le Président de la République François Hollande rendra également hommage à cette « femme engagée » au « parcours exemplaire ». Le premier ministre Manuel Valls dira : « Elle a montré la voie. Sachons suivre son exemple ». La maire Nathalie Appéré écrira : « Liberté, durant toute sa vie Raymonde Tillon écrivit ton nom. Elle nous a quittés mais nous garderons son inlassable appel à résister ».