Отец - Юрий Федорович Волочков, профессиональный спортсмен, чемпион Советского Союза и Европы по настольному теннису. Мать - Тамара Владимировна, работала инженером. Родители балерины развелись в 1995 году.
О балете Анастасия Волочкова начала мечтать, когда ей едва исполнилось пять лет. Девочка твердо решила стать балериной после того, как впервые побывала в Мариинском театре на спектакле "Щелкунчик". Позже поступила в Ленинградское академическое хореографическое училище, причем взяли ее с испытательным сроком всего на полгода, посчитав, что у девочки нет выдающихся данных. Чтобы остаться в группе, Волочковой пришлось в буквальном смысле заниматься с утра до вечера – после общих уроков Анастасия шла к частному преподавателю.
В 1994 году, сразу после училища, которое Анастасия окончила с отличием, она пришла работать в Мариинский театр. За первые четыре года молодая балерина успела станцевать ведущие партии в "Жизели", "Корсаре", "Раймонде", "Жар-птице", "Баядерке", "Дон Кихоте", "Спящей красавице", "Щелкунчике" и других. А уже в 1998-м ее пригласили в Большой театр, где она дебютировала в балете "Лебединое озеро" в постановке Владимира Васильева. После этого Волочковой доверили партии такие хореографы, как Юрий Григорович, Владимир Васильев, Александр Фадеечев. По неофициальным сведениям, протекцию девушке на главной балетной сцене страны составил известный спортивный меценат Анзори Аксентьев, который тогда ухаживал за ней, и хваткая Анастасия решила не упускать свой шанс. При том, что в кулуарах активно обсуждали связь балерины и миллионера, сама она отрицала даже факт знакомства с ним.
Еще одна пикантная история в биографии Волочковой — отношения с бизнесменом Вячеславом Лейбманом, который на момент знакомства с Анастасией считался женихом ее лучшей подруги Ксении Собчак. Красивая танцовщица умудрилась увести ухажера из-под носа телеведущей, и та впоследствии объявила Волочковой настоящую войну. Лейбман попросту лишился возможности появляться с балериной на торжествах и светских раутах: каждый выход в свет заканчивался публичным скандалом. В итоге пара распалась. Однако Анастасия быстро утешилась в объятиях олигарха Михаила Живило. Ничто не предвещало беды, но неожиданно у Живило начались проблемы с законом. Увидев повестку в прокуратуру, Волочкова испугалась и сбежала к строительному магнату Сергею Полонскому.
В 2000 году Анастасия Волочкова покоряет Европу – на конкурсе в австрийском Сен-Пельтене она получила "Золотого льва" и титул самой талантливой балерины Старого Света. Ее тут же пригласили танцевать в "Спящей красавице" в Английском национальном балете, но, как говорят, и здесь не обошлось без покровителя. Им оказался вице-президент Английского национального балета миллионер Энтони Керман, который даже бросил семью ради русской танцовщицы.
В том же 2000-м Волочкова ушла из Большого театра, но уже в 2001-м вернулась по просьбе хореографа Юрия Григоровича для участия в балете "Лебединое озеро". За кулисами вновь начались разговоры о том, что Анастасия Волочкова стала "любимицей". В 2002 году Волочкова получила звание заслуженной артистки России и международный балетный приз Benois de la Danse как лучшая танцовщица. Примечательно, что данную премию в 1992 году учредил именно Григорович. Когда балерине вручали награду, ее освистали неизвестные из зала.
В то время Волочкова считалась спутницей миллиардера Сулеймана Керимова. Пара рассталась в 2003 году, и практически сразу после разрыва у танцовщицы начались проблемы в Большом. Разразился настоящий скандал: руководство театра приняло решение не подписывать с ней новый контракт, объяснив это тем, что ее физические параметры не соответствуют стандартам (высокий рост, лишний вес). Расстаться с балериной по-хорошему у администрации не получилось: Волочкова подала в суд, который признал, что увольнение незаконно. Однако она все же покинула труппу.
В 2004 году Анастасия стала прима-балериной труппы Юрия Григоровича в Краснодарском театре балета, а всего год спустя от бизнесмена Игоря Вдовина у Волочковой родилась дочь Ариадна. В июле 2007 года пара устроила свадьбу, которую отмечали три дня. Прожив вместе год, Вдовин и Волочкова расстались, но сохранили приятельские отношения. Позже выяснилось, что церемония бракосочетания была фиктивной и отношения влюбленных не были оформлены официально.
Не успев расстаться с Игорем Вдовиным, балерина стала появляться в компании нового мужчины. Им оказался ее коллега по цеху, солист труппы Большого театра, артист балета Ринат Арифулин.
Весной 2013 года во время своих гастролей Анастасия познакомилась с бизнесменом из Владивостока Бахтияром Салимовым, но уже в начале 2014-го пара распалась. По словам самой Волочковой, отношения не выдержали большого расстояния и разницы часовых поясов.
В последнее время балерине приписывают роман с женатым бизнесменом Сергеем Попковым. Об отношениях танцовщицы и миллионера сообщила прессе лично жена Попкова - Надежда. По словам друзей семьи, состоятельный поклонник успел вложить в балерину сотни тысяч долларов, оплатив ремонт ее загородного дома и осыпав дорогими подарками.
Скандальная репутация закрепилась за Волочковой в 2011 году. Балерина опубликовала в своем "Живом журнале" фотосессию с отдыха на Мальдивах, где предстала совершенно обнаженной. В блогосфере на Анастасию моментально обрушился шквал критики, а в Сети появились сотни фотожаб с голой Волочковой. Однако реакция общественности не остановила артистку: она с завидной регулярностью публикует откровенные снимки по сей день. В настоящее время балерина занимается собственными проектами. Она открыла хореографическую школу, гастролирует с сольными концертами, записывает песни и снимается в клипах.