Anastassija Sergejewna Pawljutschenkowa (russisch Анастаси́я Серге́евна Павлюче́нкова, engl. Transkription Anastasia Sergeyevna Pavlyuchenkova; * 3. Juli 1991 in Samara, damals Russische SFRS, Sowjetunion) ist eine russische Tennisspielerin.
Pawljutschenkowa wurde im Alter von sechs Jahren von ihrer sportlichen Familie (der Vater war Olympiateilnehmer im Kanusport, die Mutter Schwimmerin) an den Tennissport herangeführt. Ihre Oma spielte professionell Basketball, ihr Opa war Umpire. Ihr Bruder Alexander Pawljutschenkow (* 1985) spielt – mit weniger Erfolg – ebenfalls Tennis. Lieblingsschlag ist die Vorhand longline, sie bevorzugt Sandplätze.
Im Dezember 2005 wurde Pawljutschenkowa Profispielerin. 2006 gewann sie bei den Australian Open (Endspielsieg gegen Caroline Wozniacki) und den US Open (gegen Tamira Paszek) jeweils den Titel bei den Juniorinnen. 2007 verteidigte sie ihren Grand-Slam-Titel in Melbourne mit einem Endspielsieg über Madison Brengle.