Заслуженная артистка России, родилась 3 апреля 1973 года в Астрахани, в театрально-телевизионной семье. Ещё с раннего детства Анастасия решила играть в театре и упорно стремилась к своей мечте: в свободное время занималась музыкой и танцами, участвовала в танцевальном ансамбле «Лотос».
Поступила в Школу-студию при МХАТ им. Чехова (курс Авангарда Леонтьева). В 1991 году вышел первый фильм с её участием — «Машенька», а в 1993 году Анастасия, окончив Школу-студию МХАТ, стала актрисой театра-студии под руководством Олега Табакова. За 10 лет работы в театре она сыграла в 29 спектаклях. А её любимой ролью была и остаётся роль Вари из спектакля «Страсти по Бумбарашу».
Известной её сделал сериал «Моя прекрасная няня», в который она попала по чистой случайности: ей просто позвонили и предложили роль в сериале, о котором она и понятия не имела.
Помимо актёрской деятельности Анастасия Заворотнюк выступает в роли телеведущей. Вела программы «Кухня для чайников», «Танцы со звёздами», «Танцы на льду», «Ледниковый период».
Участвовала в первом сезоне проекта «Две звезды» в паре с Михаилом Боярским, вышла в финал, заняла 2-е место.
Имеет двоих детей — Анну и Майкла. Замужем за фигуристом Петром Чернышёвым.