Anastasija Sergejevna Pavljoetsjenkova (Russisch: Анастаси́я Серге́евна Павлюче́нкова) (Samara, 3 juli 1991) is een professioneel tennisspeelster uit Rusland. Pavljoetsjenkova speelt rechtshandig en heeft een tweehandige backhand.
Pavljoetsjenkova wordt gecoacht door haar vader, Sergej Pavljoetsjenkov. Zij speelt het liefst vanaf de baseline met als favoriete slagen de forehand langs de lijn, backhand cross en de opslag. Haar favoriete ondergronden zijn gravel en hardcourt. Zij maakte voor het eerst kennis met het tennis toen zij zes jaar was.
Anastasija Pavljoetsjenkova won in haar juniorcarrière drie grandslamtitels. Haar eerste titel behaalde zij in Australië, bij het Australian Open 2006. In de finale van dat toernooi versloeg zij Caroline Wozniacki. In 2007 prolongeerde zij deze titel en won zij de finale van Madison Brengle. Haar derde titel pakte zij op het US Open 2006, waar zij won van Tamira Paszek uit Oostenrijk. Een keer was zij verliezend finaliste op Roland Garros 2006, waar zij in de finale verloor van Agnieszka Radwańska.