Народная артистка РСФСР (1988).
В 1967 году окончила Театральное училище им. Б.В. Щукина.
В 1991 Анастасия Вертинская основала Благотворительный фонд русских актеров, который помимо оказания помощи наиболее нуждающимся актерам поддерживает дом-музей Пастернака в Переделкине, музей Чехова в Москве, помогает храму Успения Богородицы в Путинках.
Родилась в семье певца-шансонье Александра Николаевича и художницы Лидии Владимировны Вертинских. Сестра Анастасии — актриса Марианна Вертинская.