Анастасия Юрьевна Заворотнюк родилась 3 апреля 1971 года в Астрахани в творческой семье. Ее мать, Валентина Борисовна Заворотнюк, была актрисой, народной артисткой России, работала в Астраханском ТЮЗе и снималась в кино. Отец, Юрий Андреевич Заворотнюк, был телережиссером и членом академии Российского телевидения. В семье также воспитывался старший брат Анастасии, Святослав, который работал режиссером монтажа в Астрахани и умер в 2018 году в возрасте 52 лет.
С детства Анастасия мечтала стать актрисой. Она проводила много времени в театре, где работала ее мама, помогала актерам с реквизитом и знала наизусть все пьесы. Заворотнюк занималась музыкой и танцами, участвовала в танцевальном ансамбле «Лотос» и окончила детскую музыкальную школу в Астрахани.
В 1988 году, по настоянию родителей, Анастасия поступила на исторический факультет Астраханского государственного педагогического института, но через год бросила учебу и отправилась в Москву. После неудачной попытки поступить в ГИТИС, она последовала совету отца и в 1989 году поступила в Школу-студию МХАТ на курс Авангарда Леонтьева.
Дебют Заворотнюк в кино состоялся в 1991 году, когда она сыграла главную героиню в фильме «Машенька» Тамары Павлюченко. В театре ее карьера началась с роли в спектакле «Миф о Дон Жуане» Театра-студии под руководством Олега Табакова. После окончания Школы-студии МХАТ в 1993 году Заворотнюк была зачислена в труппу «Табакерки», где за 10 лет сыграла в 29 спектаклях. Ее любимой ролью была роль Вари в спектакле «Страсти по Бумбарашу» режиссера Владимира Машкова.
Параллельно с работой в театре, Заворотнюк озвучивала мультфильмы, включая роли Кристофера Робина в «Винни Пух и Рождество» (1991) и «Новые приключения Винни Пуха» (1992-1993). В 1995 году она сыграла в постановках Андрея Житинкина «Псих» и «Признания авантюриста Феликса Круля», а также в комедии «Все как у людей» в театре Антона Чехова.
Настоящая популярность пришла к Заворотнюк благодаря роли Няни Вики в сериале «Моя прекрасная няня» (2004-2008). Актриса признавалась, что попала в этот проект случайно, и была удивлена, когда ее позвали на пробы. Роль принесла ей награды «Золотой Остап», ТЭФИ и титул лучшей телеактрисы 2005 года.
После «Моей прекрасной няни» Заворотнюк сыграла более 20 ролей в различных фильмах и сериалах, включая «Код апокалипсиса» (2007), «Гоголь. Ближайший» (2009), «Служебный роман. Наше время» (2011) и фильмы-альманахи «Мамы» (2012) и его продолжения.
Заворотнюк также была популярной телеведущей. В 2005 году она заменила Тину Канделаки в программе «Хорошие песни» на канале СТС, вела программы «Кухня для чайников», «Танцы со звездами», «Танцы на льду» и «Ледниковый период». Также она вела шоу «Брачные игры» и «Лед и пламень» в 2010 году, участвовала в проекте «Две звезды» и была ведущей юмористического ток-шоу «Настя» на Первом канале в 2012 году. С 2016 года вместе с супругом Петром Чернышевым она вела шоу «Новое утро» на НТВ.
Актриса Анастасия Заворотнюк скончалась после тяжелой болезни 30 мая 2024 года, ей было 53 года.