Анастасия Талызина родилась 5 июля 1999 года в Москве в семье актрисы Ксении Хаировой и внучка Народной артистки РСФСР Валентины Талызиной. В детстве занималась балетом в Большом театре, но травма колена остановила танцевальную карьеру. В 2020 году окончила Театральное училище им. Щепкина, дебютировала в кино в 2018 году в фильме «Пиковая дама: Зазеркалье». Среди её заметных работ — «Тонкие материи», «Патриот» и «Воздух» (2023), который получил высокие оценки критиков. Алексей Герман-мл. отметил её как звезду нового поколения.
В августе 2024 года Анастасия вышла замуж за актёра Сергея Новосада. Она ведёт страницы в Instagram и VK, где делится творческими проектами. Кроме актёрской деятельности, занимается благотворительностью, вдохновляясь примером бабушки. Талызина рассматривается как одна из перспективных молодых актрис российского кино.