Талант и красота досталась Вертинской по наследству. Ее отец — знаменитый артист, поэт и шансонье, а мама занималась живописью и снималась в кино. Анастасия и ее сестра Марианна получили отличное образование: углубленно изучали искусство, иностранные языки, занимались музыкой.

Уже в 17 лет об Анастасии знал весь Союз. Она сыграла две роли, которые сделали ее знаменитой: Ассоль в «Алых парусах» и Гуттиэре в «Человеке-амфибии». Хотя самой актрисе ажиотаж вокруг ее персоны не был понятен. Позже она говорила, что Ассоль вовсе не была ей близка. Вертинская не такая романтичная натура и точно не искала принцев и не верила в алые паруса.

Первой серьезной ролью Вертинская считает Офелию в «Гамлете». Она сыграла ее в возрасте 19 лет. А когда ее благодарят за Ассоль или Гуттиэре, актриса чувствует только раздражение, ведь тогда она больше всего на свете любила играть в баскетбол, и понятия не имела, как вести себя перед камерой.

Ранняя слава не нравилась Вертинской, потому что ее начали преследовать слишком навязчивые поклонники. Это было огромным испытанием для актрисы, ведь она чувствовала себя комфортно лишь наедине с собой. Избавиться от страха толпы женщина так и не смогла. Ей до сих пор неприятно находиться в помещениях, где много людей.

В 80-е актриса продолжила сниматься, но на экране начала появляться всё реже. Со временем ее пригласили преподавать актерское мастерство в Оксфорде. Знание английского Вертинской очень помогло. Кроме Оксфорда, она преподавала в Чеховской школе в Париже и в киношколе в Швейцарии.

Закончить карьеру актрисы Вертинская решила в 90-е. Это решение шокировало даже ее близких. Тогда женщина сказала, что не состоялась бы как личность, если бы не «катапультировалась» из стен театра.

В 1991 году Вертинская стала создателем и руководителем Благотворительного фонда русских актеров. Также она увлеклась кулинарией и даже помогала сыну Степану Михалкову составлять меню для его ресторана.

Кроме этого, делом своей жизни  Анастасия Вертинская назвала восстановление творческого наследия отца: она публикует его стихи, выпускает диски с его песнями, реставрирует неизвестные записи.

Актриса была замужем. Ее мужья — Никита Михалков и Александр Градский. Были у нее продолжительные отношения с Олегом Ефремовым.

У Анастасии Вертинской есть сын, невестка и внуки. Она вовсе не сожалеет, что ее карьера не сложилась так как могла, ведь после громкого старта больших ролей практически не было. Она говорит, что очень важно идти своим путем и не нагружать себя невыполненными мечтами.