Мыскина стала профессиональной теннисисткой в 1998 и уже в том же году вошла в список 500 лучших. Год спустя она была уже в рейтинге 100 сильнейших, в 2002 среди двадцати сильнейших, в 2003 вошла в десятку лучших теннисисток мира.

На протяжении карьеры Анастасия выиграла 9 одиночных турниров WTA и 2 парных. Её наибольший успех был 5 июня 2004, когда она вошла в историю как первая российская теннисистка, выигравшая турнир Большого шлема. В первом чисто российском финале в истории она победила на Открытом чемпионате Франции свою подругу детства Елену Дементьеву со счётом 6:2, 6:1. Ещё раз она переиграла Елену Дементьеву несколько месяцев спустя в финале Кубка Кремля.

Анастасия, достигнув звания третьей ракетки мира, долгое время была лучшей среди плеяды молодых российских теннисисток, штурмовавших рейтинг WTA.

Сезон 2005 сложился для Анастасии неудачно, что объясняется раковым заболеванием её матери. Из-за пропуска многих турниров она выпала из десятки сильнейших.

В марте 2007 года, ещё не приняв окончательного решения, она попробовала свои силы в качестве телеведущей передачи «Наш футбол» на канале НТВ[1]. В том году теннисистка провела всего два матча и оба проиграла, после чего решила завершить спортивную карьеру[2]. После этого она вернулась в «Наш футбол», затем участвовала в шоу «Ледниковый период», где продержалась недолго, катаясь в паре с Андреем Хвалько.

29 апреля 2008 года родила сына[3].

С января 2009 года — ведущая программы «Скажи, что не так?!» на телеканале «Домашний»[4].

30 августа 2010 года у Анастасии родился второй сын[5].