A suposta sobrevivência de Anastásia foi um dos mistérios mais celebrados do século XX. Anna Anderson, a impostora mais conhecida, apareceu publicamente pela primeira vez entre 1920 e 1922. Contou que tinha fingido estar morta quando estava entre os cadáveres da sua família e criados, e conseguiu fugir com a ajuda de um guarda que teve pena dela e a salvou depois de reparar que ela ainda estava viva. A sua batalha legal para ser reconhecida arrastou-se desde 1938 até 1970. A controvérsia durou o resto da sua vida e foi o caso mais longo dos tribunais alemães, onde foi oficialmente arquivado. A decisão final do tribunal foi a de que Anderson não tinha dado provas suficientes para poder reclamar a identidade da grã-duquesa.[65]
Anderson morreu em 1984 e o seu corpo foi cremado. Foram levados a cabo testes de ADN em 1994 numa amostra de tecido de Anderson, encontrada num hospital, e o sangue do príncipe Filipe, Duque de Edimburgo, sobrinho-neto da imperatriz Alexandra. Segundo Dr. Gill, que realizou estes testes, "Se for aceite que estas amostras pertencem a Anna Anderson, então ela não podia ser parente do czar Nicolau nem da czarina Alexandra." O ADN de Anderson era idêntico ao de um sobrinho-neto de Franziska Schanzkowska, uma operária polaca desaparecida.[3] Alguns apoiantes de Anna Anderson reconheceram que os testes de ADN provaram que ela não podia ser uma das grã-duquesas tinham "vencido".[66]
Anna Anderson foi uma de pelo menos dez mulheres que disseram ser Anastásia. Outras pretendentes menos conhecidas foram Nadezhda Ivanovna Vasilyeva[67] e Eugenia Smith.[68] Duas jovens que também disseram tratar-se de Anastásia e da sua irmã mais velha Maria, foram recebidas por um padre nos montes Urais, em 1919, onde viveram como freiras até morrerem em 1964. Foram enterradas com os nomes de Anastásia e Maria Nikolaevna.[69]
Os rumores da sobrevivência de Anastásia foram embelezados com vários relatos, surgidos na época, de que os soldados bolcheviques e a polícia secreta andavam a investigar casas e comboios à procura de "Anastásia Romanov".[70] A princesa Helena Petrovna, esposa do príncipe João Constantinovich da Rússia, contou que, durante o breve período em que esteve detida em Perm, em 1918, um guarda lhe levou uma jovem que dizia ser Anastásia, e o guarda lhe perguntou se a jovem era filha do czar. Helena disse que não a conhecia e o guarda voltou a levá-la. Apesar de outras testemunhas em Perm terem dito mais tarde que tinham visto Anastásia, a sua mãe e as irmãs na cidade depois do assassinato, actualmente esta história é considerada apenas um rumor.[71] Ironicamente, estes rumores começaram a esconder o facto de que a família estava morta e alimentaram a falsa ideia de que estavam vivos. Alguns dias depois do assassinato, o governo alemão enviou vários telegramas à Rússia, exigindo "a segurança das princesas de sangue alemão". A Rússia tinha assinado recentemente um tratado de paz com a Alemanha e não queria estragá-la com a notícia de que as mulheres estavam mortas, por isso disseram que elas tinham sido levadas para uma localização mais segura, um facto que pode ter dado origem às histórias de Perm.[72]
