Анастасия Панина родилась 15 января 1983 года в Тульской области в семье рабочих. Настя росла активной девочкой, в школьные годы была заводилой многих мероприятий. Благодаря старшей сестре Оле Настя увлеклась спортом и в 13 лет получила звание КМС по художественной гимнастике. Позже актриса часто говорила, что обязана спорту своим настойчивым и волевым характером, нередко выручавшим ее в актерском ремесле.
После школы Панина отправилась в Москву, не имея при этом никакого четкого плана действий. По счастливой случайности она поступила в школу-студию МХАТ и с первых курсов играла в Московском театре имени Пушкина. А на четвертом курсе ей досталась первая серьезная роль в спектакле «Пули над Бродвеем», где ее партнером стал ее будущий муж Владимир Жеребцов. В 2006 году молодая актриса дебютировала и на экране — в антифашистской ленте «Последняя исповедь». А широкую популярность ей принесла роль Татьяны Чернышовой в сериале «Физрук», в котором она снова оказалась на одной площадке со своим уже законным супругом.
В 2010 году Анастасия стала матерью, у звездной пары родилась дочь Александра. Актриса очень любит готовить, а подросшая Саша переняла кулинарный талант мамы. В свободное время они «колдуют» на кухне вместе, их фирменное блюдо – картофельный гратен.