Анастасия провела свое раннее детство в Александровском дворце в Царском Селе, недалеко от Санкт-Петербурга. В 1904 году семья переехала в Зимний дворец в Санкт-Петербурге. Анастасия и ее сестры получали образование у частных репетиторов и проводили лето в императорском имении Ливадия в Крыму.
Во время Первой мировой войны Анастасия и ее сестры служили медсестрами в военном госпитале. После русской революции 1917 года семья Романовых была арестована и отправлена в ссылку в сибирский город Тобольск. Весной 1918 года их перевезли в Ипатьевский дом в Екатеринбурге, где в ночь на 17 июля 1918 года они были казнены большевиками.
Останки Анастасии не были найдены до 1991 года. Они были идентифицированы с помощью анализа ДНК в 2007 году и захоронены в Петропавловском соборе Санкт-Петербурга в 2008 году.
