Анастасия Немоляева родилась 30 июня 1969 года в Москве в семье оператора Николая Немоляева — родного брата популярной киноактрисы Светланы Немоляевой. Дедушка — кинорежиссер Владимир Немоляев, известен по фильмам «Счастливый рейс», «Доктор Айболит» и др., а бабушка всю свою жизнь проработала звукооператором на «Мосфильме».
В детстве Анастасия увлекалась рисованием, вышиванием, клеила игрушки, расписывала кухонные доски масляными красками.
В 1991 году окончила ГИТИС (мастерская М. Захарова). С 1995 по 1999 играла в театре на Малой Бронной.
Анастасия Немоляева замужем за Вениамином Скальником, имеет троих детей. Вместе с мужем занимается дизайнерским бизнесом.
Анастасия сотрудничает с многими известными галереями Москвы. Её работы (стекло, дерево, мебель) находятся в частных собраниях в России, Франции, Великобритании, Японии, Италии и других странах. Несколько работ А. Немоляевой находятся в Российском музее наивного искусства. В 2005 году приняла участие в художественной акции «Парад коров» в Москве.
В настоящее время[когда?] Анастасия не работает в театре и изредка снимается в кино (фильм «Перегон», куда её пригласил Александр Рогожкин, сериал Охотники за бриллиантами), с мужем открыла собственную художественную «Студию Анастасии Немоляевой» и «Мастерскую Вениамина Скальника», где работает дизайнером в технике росписи по стеклу и дереву (мебель, посуда), а также расписывает интерьеры.