Российская гимнастка. Мастер спорта по спортивной гимнастике. Член сборной команды Российской Федерации. Серебряный призер Чемпионата мира 2019 года в городе Штутгарт.

Анастасия Агафонова родилась 4 августа 2003 года в городе Ковров, Владимирская область. Выступает за Специализированную детско-юношескую спортивную школу олимпийского резерва по спортивной гимнастике имени Николая Толкачева, а также ЦСКА города Ковров. Тренируется под руководством Анны Владимировны Куликовой и Людмилы Николаевны Поповой.

В 2014 году на Первенстве России Анастасия заняла восьмое место в личном многоборье, пятое на брусьях и шестое на бревне. На турнире Олимпийские Надежды стала первой в личном многоборье и в опорном прыжке, а также второй - на брусьях, на бревне и в вольных упражнениях.

На Первенстве России 2015 года среди юношей и девушек Агафонова стала бронзовым призером в личном многоборье и на брусьях. В упражнениях на бревне, в опорном прыжке и в вольных упражнениях заняла первое место. В 2016 году на Первенстве страны выиграла соревнования в командном многоборье, а в личном многоборье стала четвертой. В том же году получила разряд кандидат в мастера спорта.

В 2017 году на первенстве России среди юниоров Анастасия Агафонова завоевала серебро в личном многоборье, бронзу на брусьях и серебро на бревне. В командном многоборье заняла с командой Центрального федерального округа пятое место, в опорном прыжке стала седьмой, в вольных упражнениях - четвертой.

На чемпионате России 2018 года Агафонова стала обладательницей двух серебряных медалей - в командном многоборье и на брусьях. В личном многоборье заняла девятое место. Включена в состав сборной России на чемпионат мира 2019 года.

Анастасия Агафонова в составе женской сборной России 8 октября 2019 года завоевала серебряные медали в командном многоборье.

Серебряный призер Чемпионата мира 2019 года в городе Штутгарт.