Sie wurde in Moskau, RSFSR, UdSSR, in der Familie des Kameramanns Nikolai Nemoljajew geboren – eines leiblichen Bruders der populären Filmschauspielerin Swetlana Nemoljajewa. Ihr Großvater war der Filmregisseur Wladimir Nemoljajew, bekannt durch Filme wie „Glücklicher Flug“, „Doktor Aibolit“ und andere, und ihre Großmutter arbeitete ihr ganzes Leben lang als Tontechnikerin bei Mosfilm. In ihrer Kindheit interessierte sich Anastassija für Zeichnen und Sticken, klebte Spielzeug und bemalte Küchenbretter mit Ölfarben. In ihrer Jugend wirkte sie aktiv in Filmen mit. 1991 schloss sie das GITIS ab (Meisterklasse von M. Sacharow). Von 1995 bis 1999 spielte sie am Theater auf der Malaja Bronnaja. Anastassija Nemoljajewa ist mit Weniamin Skalnik verheiratet und hat drei Kinder. Gemeinsam mit ihrem Mann betreibt sie ein Designunternehmen.

Sie arbeitet aktiv mit vielen bekannten Galerien in Moskau zusammen. Ihre Arbeiten (Glas, Holz, Möbel) befinden sich in privaten Sammlungen in Russland, Frankreich, Großbritannien, Japan, Italien und anderen Ländern. Mehrere Arbeiten von A. Nemoljajewa befinden sich im Russischen Museum für Naive Kunst. 2005 nahm sie an der Kunstaktion „Parade der Kühe“ in Moskau teil. Seit den 2000er Jahren arbeitet Anastassija nicht mehr im Theater und tritt gelegentlich in Filmen auf (der Film „Der Überführungswagen“, zu dem Alexander Rogoschkin sie einlud, die Serie „Jäger der Diamanten“). Mit ihrem Mann eröffnete sie ihr eigenes Kunststudio „Studio Anastassija Nemoljajewa“ und die „Werkstatt Weniamin Skalnik“, wo sie als Designerin in der Technik der Glas- und Holzbemalung arbeitet (Möbel, Geschirr) und auch Innenräume bemalt.