Erste internationale Erfahrungen sammelte Anastassija Holjenjewa 2017 bei den U23-Europameisterschaften in Bydgoszcz, bei denen sie im 100-Meter-Lauf mit 12,05 s in der ersten Runde ausschied. Im Jahr darauf nahm sie mit der ukrainischen 4-mal-100-Meter-Staffel an den Europameisterschaften in Berlin teil, konnte sich dort aber mit 43,90 s nicht für das Finale qualifizieren. 2019 siegte sie mit der 4-mal-400-Meter-Staffel in 3:30,82 min bei der Sommer-Universiade in Neapel.