Государыня и великие княжны ожидали Государя в столовой. Ее Величество, обеспокоенная его продолжительным опозданием, только что поручила Татьяне Николаевне сходить за отцом, когда Государь, очень бледный, наконец появился и голосом, выдававшим против желания его волнение, сообщил, что война объявлена. Услыхав это известие, Государыня разрыдалась. Видя отчаяние матери, великие княжны в свою очередь залились слезами».
В течение нескольких дней после начала войны жизнь Анастасии Николаевны стала быстро меняться. Каждый день в Александровский дворец кто-то приезжал прощаться перед отправкой на войну. Самым печальным и горьким для Анастасии Николаевны был отъезд на фронт ее дорогой крестной – великой княгини Ольги Александровны, которая стала сестрой милосердия.
Анастасия Николаевна по возрасту не могла стать сестрой милосердия, как старшие сестры и мать, что очень ее расстраивало, но она тоже каждый день помогала раненым в госпиталях, чем могла. Цесаревна под диктовку писала домой солдатам письма, развлекала выздоравливающих, играя с ними в карты, шашки, и даже учила их грамоте: «Я сидела сегодня с нашим солдатом и я ему помогала читать, это было мне очень приятно. Он у нас начал учиться читать и писать» (из письма великой княжны Анастасии Николаевны отцу от 21–22 октября 1914 года). К зиме для солдат в специальных мастерских начали готовить теплые вещи для посылок на фронт. Анастасия Николаевна, несмотря на юный возраст, очень быстро освоила работу на вязальной машине. Она мастерски с этим справилась. На складе для нее тоже нашлась работа: штамповать и складывать в ящики заготовки для писем военно-полевой почты, которые использовали солдаты для писем домой.
В начале войны младшие цесаревны помогали раненым в госпитале, в котором работали их мать и старшие сестры. Но после открытия «Лазарета для раненых воинов № 17» их с Марией Николаевной имени Анастасия Николаевна стала вместе с сестрой работать там.
Цесаревны не только помогали раненым, но свои личные деньги отдавали на покупку лекарств и всего необходимого. Случалось, что младшим цесаревнам приходилось ухаживать за ранеными, выполняя функции сиделок. И все же в основном они пытались скрасить фронтовикам нелегкое время болезни. Особенно тяжело переживала Анастасия Николаевна, когда кто-то из раненых умирал. В 13 лет ей непросто было находиться постоянно рядом с таким количеством человеческих страданий и боли.
Учитель царских детей Сидней Гиббс вспоминал, что в это время для младших цесаревен работа в госпиталях стала основной заботой – «средоточием их жизни». Из-за постоянных нагрузок в лазаретах пострадала их учеба. Однако учитель понимал: во время войны для его учениц помощь раненым стала самым главным, и считал, что в какой-то степени знаниями можно поступиться, потому что «сам опыт такой работы придавал им столько сил, что, конечно же, этим стоило пожертвовать». Анастасия Николаевна в это время писала своему учителю Петру Васильевичу Петрову: «Сегодня днем мы все поехали кататься, ходили в церковь и в госпиталь, вот так! А сейчас нам нужно пойти поужинать, а затем снова в госпиталь, вот так мы теперь живем, да!»