"Anastasia - Die letzte Zarentochter" schildert die Lebensstationen jener 1920 in Berlin aufgetauchten und vor dem Selbstmord bewahrten Unbekannten (Lilli Palmer), die später von sich behauptete, die 1917 dem Massaker von Jekaterinburg entgangene Zarentochter Anastasia zu sein.

Nach Einweisung in eine Heilanstalt und Verleugnung durch die Romanoffs findet die junge Frau Aufnahme beim Herzog von Leuchtenberg und gelangt 1928 mit dem ehemaligen zaristischen Offizier Gleb Botkin (Ivan Desny) in die USA.

Hier sieht sie sich für fremde Interessen missbraucht und kehrt 1931 nach Deutschland zurück, wo sie bis Kriegsende beim Prinzen von Sachsen-Altenburg Aufnahme findet. Der Film schließt 1953 mit einem Besuch von Kronprinzessin Cäcilie (Margot Hielscher) bei der im Schwarzwald Lebenden, deren Identität offiziell nie geklärt wurde.