Groothertogin Anastasia Nikolajevna van Rusland (Russisch: Великая Княжна Анастасия Николаевна Романова, Engels: Velikaya Knyazhna Anastasia Nikolaevna Romanova, 18 juni [O.S. 5 juni] 1901 - 17 juli 1918) was de jongste dochter van tsaar Nicolaas II van Rusland en zijn vrouw Alexandra Fjodorovna. Anastasia werd op 17 juli 1918 met haar familie vermoord door de bolsjewistische geheime politie. Zij was een zus van groothertogin Olga, groothertogin Tatiana, groothertogin Maria en Alexei Nikolajevitsj, tsarevitsj van Rusland.

Tijdens de jaren van het communistische bewind wist niemand waar ze begraven lag. Dit leidde tot vele verhalen dat zij ontsnapt zou kunnen zijn en nog in leven zou zijn. De lichamen van de tsaar, tsarina en drie dochters werden in 1991 gevonden in een graf bij Jekaterinenburg; de lichamen van Alexei Nikolajevitsj en een van zijn zussen (Anastasia of Maria) lagen daar echter niet.

In januari 2008 zeiden Russische wetenschappers dat de resten van een jonge jongen en vrouw die in augustus 2007 in de buurt van Jekaterinenburg waren gevonden, mogelijk de vermiste lichamen waren. Op 30 april 2008 bewezen Russische wetenschappers aan de hand van een DNA-test dat het om Tsarevitsj Alexei en zijn zus ging. In maart 2009 werden de laatste resultaten van de DNA-tests gepubliceerd door Dr. Michael Coble van het US Armed Forces DNA Identification Laboratory. Hieruit bleek dat alle vier de groothertoginnen waren vermoord.

Verschillende vrouwen hebben beweerd Anastasia te zijn geweest. De bekendste was Anna Anderson. DNA-tests in 1994 op stukjes weefsel en haar van Anderson toonden echter aan dat zij geen familie was van de keizerlijke familie.