Родилась 2 сентября 1978 г. в г. Черкассы Украинской ССР (ныне Украина).
В 2007 г. окончила юридический факультет Российского государственного гуманитарного университета.
В 1997 г. вступила в Коммунистическую партию Украины.
В 1998 г. получила российское гражданство и переехала в Москву.
Была членом незарегистрированной Национал-большевистской партии Эдуарда Лимонова (в 2007 г. НБП признана судом экстремистской организацией, ее деятельность запрещена на территории РФ).
В 2000 г. вошла в состав общественной организации "Авангард красной молодежи", лидером которой был ее супруг Сергей Удальцов (внесен в перечень террористов и экстремистов, 2024). С 2004 г. возглавляла пресс-службу организации.
В 2007 г. стала соорганизатором Совета инициативных групп Москвы (с 2009 г. - "Моссовет"), объединившего более 100 жилищных, градостроительных, экологических социальных движений, а также общественные и политические организации города.
В 2008 г. - соучредитель общественного движения "Левый фронт" (с 2012 г. - в коалиции с КПРФ). В 2008-2013 гг. - пресс-секретарь движения. Член совета "Левого фронта".
Активный участник протестных выступлений (борьба с "точечной" застройкой столицы, в защиту Химкинского леса, митинги "За честные выборы" и др.).
В 2014-2017 гг., в связи с арестом супруга - лидера "Левого фронта" Сергея Удальцова, фактически исполняла обязанности координатора движения.
С 2013 г. была помощником депутата Государственной думы РФ от КПРФ Валерия Рашкина.
Являлась доверенным лицом кандидатов от КПРФ на пост президента РФ Павла Грудинина (2018), а также на пост мэра Москвы Ивана Мельникова и Вадима Кумина (2013, 2018).
Была заместителем директора, затем выпускающим редактором ООО "Авторское бюро".
8 сентября 2019 г. участвовала в выборах депутатов Московской городской думы VII созыва от КПРФ по столичному одномандатному округу №5. Набрала 39,72% голосов, уступив кандидату от "Единой России" телеведущему Роману Бабаяну (47,17%).
В июне 2021 г. была выдвинута КПРФ в депутаты Государственной думы РФ VIII созыва от Москвы: в составе федерального списка кандидатов (21-й номер в региональной группе №34) и по Нагатинскому одномандатному избирательному округу №201. В Думу не прошла. На выборах, голосование на которых проходило 17-19 сентября 2021 г., в одномандатном округе набрала 25,3% голосов, Заняла второе место после представителя "Единой России" Светланы Разворотневой (35,72%). По списку КПРФ мандат не получила. Партия попыталась в суде оспорить итоги выборов в Москве, где применялось дистанционное электронное голосование, однако безрезультатно.
С 2022 г. - депутат Государственной думы РФ VIII созыва от КПРФ. 22 июня 2022 г. Центризбирком принял решение передать Анастасии Удальцовой депутатский мандат члена фракции коммунистов Валерия Рашкина, признанного судом виновным в незаконной охоте. 29 июня 2022 г. Анастасия Удальцова была зарегистрирована депутатом Госдумы.