Astrid Kumbernuss begann in Waren (Müritz) bei der damaligen BSG Lokomotive Waren/Rethwisch mit der Leichtathletik und wurde 1982 zum SC Neubrandenburg delegiert. Zu Beginn ihrer Karriere war sie auch als Diskuswerferin aktiv, wo ihr größter Erfolg die Silbermedaille bei den Juniorenweltmeisterschaften 1988 war. Ihren ersten Weltmeistertitel im Kugelstoßen gewann Astrid Kumbernuss 1995 in Göteborg. Dabei lag sie 1,18 Meter vor der Zweitplatzierten Huang Zhihong. Das ist der größte Vorsprung, der je bei Olympischen Spielen oder Weltmeisterschaften erreicht wurde. Ihren größten sportlichen Erfolg feierte sie mit dem Sieg bei den Olympischen Spielen 1996 in Atlanta. In den Jahren 1995 und 1996 schien Astrid Kumbernuss unschlagbar, sie gewann 51 Wettkämpfe in Folge. Bei den Olympischen Spielen 2000 gewann sie die Bronzemedaille. Weitere Goldmedaillen gewann sie bei den Weltmeisterschaften 1997 in Athen und 1999 in Sevilla. 1997 wurde sie zur deutschen Sportlerin des Jahres und – als bisher einzige deutsche Leichtathletin (Stand 2019) – zu Europas Leichtathletin des Jahres gewählt. Am 3. September 2005 erklärte sie den Rücktritt vom Leistungssport. Sie startete für den SC Neubrandenburg.