Анастасия Мельникова родилась 28 октября 1971 года в Ленинграде в семье врачей. Ее мама – гинеколог-онколог, а папа был известным питерским хирургом. Однако сама Анастасия не стремилась продолжить династию, с раннего детства она мечтала быть балериной. Много лет спустя, в 1995 году, ей довелось исполнить мечту детства, сыграв балерину в фильме «Мания Жизели».
Когда девочке исполнилось пять с половиной лет, папа привел ее на просмотр к приме Мариинского театра Ястребовой. Та, посмотрев, вынесла вердикт - данные есть, но нужно развернуть кости таза. Отцу такая перспектива не понравилась…
По окончании школы Анастасия поступила в Ленинградский институт театра, музыки и кино на актерский факультет. Окончив в 1990 году курс Вениамина Фильштинского, она некоторое время играла в Театре имени В. Ф. Комиссаржевской, а затем уехала в Америку. В США Анастасия Мельникова выступала в мюзиклах на Бродвее.
Возвратившись в Россию Анастасия Мельникова вышла замуж. Это замужество чуть было не поставило крест на ее карьере. Она вспоминает: «Да так обычно и бывает: вначале мужчины любят нас такими, какие мы есть, а как только появляется штамп в паспорте, сразу же начинают переделывать под себя. Так и у меня получилось: до свадьбы – цветы, заверения "сделаю для тебя все, что ты хочешь", а на следующий же день после свадьбы условие: "либо семья – либо работа". Он делал все, чтобы меня не снимали. И я поддалась. Не хотела начинать нашу жизнь с конфликта. Тем более мы венчались в церкви. Да и представления о семье у меня были и есть консервативные. Я думала, раз вышла замуж, должна жить только ради семьи».
Ради мужа Анастасия оставила театр и занялась устройством быта, уделяя свободное время диссертации, посвященной американскому мюзиклу. Прошло три года. Постепенно Анастасия осознала, что они с мужем абсолютно разные люди, непонимающие друг друга. Последовало расставание…
После развода Анастасия Мельникова решила вернуться в профессию, правда уже не на сцену, а на съемочную площадку. Анастасию пригласили на роль следователя Абдуловой в телевизионный сериал «Улицы разбитых фонарей», известный также как «Менты». Первоначально этот персонаж предполагался эпизодическим, но актриса сумела убедить создателей сериала в необходимости "женской линии". Очень скоро Абдулова стала полноправным членом коллектива "ментов".
Работа в «Ментах» растянувшаяся на несколько лет, сделала актрису известной на всю страну. На вопрос не надоело ли ей так долго играть одну и ту же роль, актриса отвечает: «Не надоело. А вот вы попробуйте после двухсот серий удерживать внимание зрителей. Каждый раз для меня это новая история».
Анастасия Мельникова признается, что влюблена в свою профессию. «Я сплю по четыре часа в сутки, все остальное время я снимаюсь, играю, гастролирую», - говорит актриса. Даже свою дочь Машу она родила во время съемок очередной серии сериала «Опера. Хроники убойного отдела». Уже через день после родов она вновь была на съемочной площадке.
Про отца своей дочери Маши Анастасия не любит распространяться, говорит лишь, что он бросил ее на пятом месяце беременности…
Анастасия Мельникова продолжает много работать и сегодня. Среди ее последних работ: роли в сериалах: «Казус Кукоцкого» (Ирина Ивановна Елисеева), «Секретное поручение» (следователь) и «Сонька Золотая Ручка» (каторжанка).