- 1917년 러시아 혁명과 함께 로마노프 왕족(Romanov Dynasty-Rulers)이 왕위에서 물러났다. 일부 귀족과 시종들은 안전하게 피신을 했지만 황제와 그 가족들은 붙잡혀 감옥 생활을 하다가 1918년에 사형당했다. 하지만 그때부터 황실의 가족 중 한 사람이 살아있다는 이상한 소문이 나돌기 시작했다. 세월은 갈수록 소문은 무성해져만 갔다. 그러던 어느날 자신이 러시아 마지막 황제의 막내딸인 아나스타샤라고 주장하는 한 여인이 등장했다. 만일 아나스타샤가 살아 있다면 이 영화의 내막은 오직 그녀만이 알고 있을 것이다.-

1928년 파리, 러시아 부니 장군(율 브리너 분)은 길거리에서 궁핍하고 초라해 보이는 한 여인(잉글리드 버그만 분)을 발견한다. 부니 장군은 그녀가 러시아의 마지막 공주 아나스타샤와 닮았다는 것을 알고는 그녀를 공주로 둔갑시키려는 계획을 세운다. 하지만 정작 그 여인은 자신의 이름뿐만 아니라 과거에 대한 기억조차 없는 상태이다.

부니 장군은 그녀에게 귀족이 되기위한 훈련을 시키고, 아나스타샤로 만들기 위한 준비를 차근차근 진행시킨다. 러시아 귀족들에게 아나스타샤를 소개했고 그녀의 행동을 아슬아슬하게 지켜보는 부니장군. 아무리 냉정한 그일지라도, 그녀에 대한 사랑이 싹트는 것을 막을 순 없다. 한편, 자신의 잃어버린 과거 때문에 괴로워하는 아나스타샤는 더 이상 공주 행세를 포기하려고 하고 부니 장군은 그녀를 설득하여 아나스타샤의 친할머니를 만나기 위해 영국으로 출발한다. 아나스타샤의 신분에 대해, 반신반의하는 러시아 귀족들 앞에선 아나스타샤는 할머니와 만날 날만을 기다리는데.