В 1921—1931 годах — преподаватель русской литературы, научный сотрудникГосударственного института истории искусств (ГИИИ), окончившая при нём Высшие курсы. В 1926 году участвовала в первой крупной комплексной экспедиции ГИИИ в Заонежье, в ходе которой, после погружения в крестьянскую культуру, твёрдо решила стать фольклористом. Следующие три экспедиции ГИИИ на Русский Север, ставшие знаковыми в истории советской фольклористики, охватили обширные территории бассейнов рек: Пинега (1927), Мезень (1928), Печора (1929).
В 1931 году ГИИИ был реорганизован в Государственную академию искусствознания (ГАИс), из которой фольклористика была переведена в Институт по изучению народов СССР (ИПИН). В 1933 году ИПИН слился с Музеем антропологии и этнографии (Кунсткамерой), образовав Институт антропологии и этнографии АН СССР (ИАЭ). Соответственно Фольклорная секция, руководимая в этот период М. К. Азадовским (1888—1954), с 1933 по 1939 была структурной единицей этого Института. В 1939 Фольклорная комиссия (наименование с 1937) была переведена в Институт литературы (Пушкинский Дом) АН СССР, став в нём Отделом фольклора народов СССР.
В начале 1930-х записывала песни городских певцов Ленинграда. Был практически подготовлен к печати сборник «Ленинградские уличные певцы», готовившийся к выходу из печати в 1932 году, однако по цензурным соображениям он не был так и не увидел свет. В фоноархиве Пушкинского дома сохранились восковые валики с записями голоса одного из певцов, сделанными в ИПИН, а в рукописном отделе института — черновая рукопись с текстами песен и комментариями составителя[4].
В 1939—1965 годах — научный сотрудник Института русской литературы АН СССР, секретарь Отдела народного творчества, заведующая фольклорным рукописным хранилищем. В период Великой Отечественной войны оставалась в блокадном Ленинграде, пережив зиму 1941/1942; в июле 1942 была эвакуирована в Казань, вместе с другими выжившими сотрудниками Пушкинского Дома. В 1944 году защитила докторскую диссертацию«Северный период в истории русской былины», рукопись которой в 1948 году была переработана и издана в виде монографии«Русский былинный эпос на Севере»[5]. С 1949 — профессор.
Организовала ряд фольклорных экспедиций на Русский Север. Во время экспедиций в Карелии, на Пинеге, Мезени и Печоре, в Поморье и Сибири, а также в Московской и Ленинградской области записала и впоследствии исследовала более 10 тысяч произведений русского народного устного творчества, прежде всего былин. Является автором свыше 200 печатных работ по фольклористике.
В своих исследованиях былин поддерживала точку зрения А. П. Скафтымова, высказанную им ещё в 1920-е годы в работе «Поэтика и генезис былин»[6], который критиковал исключительно исторический подход и призывал к осознанию художественной самоценности былин — их эстетике. Она писала:
«В былинах отражение исторического прошлого дано в таких больших художественных обобщениях, что в результате получается лишь общая картина определённого периода или известного момента исторической жизни народа… Также и образы богатырей, имена которых восходят к определённым историческим деятелям, не дают исторических портретов. В них заключены идеальные представления о герое, родившиеся на основе широкого обобщения действительности, и показаны различные типические проявления героики. То же следует сказать и о былинных воплощениях врага»[7].
С 1956 года (выхода первого тома) и до конца жизни редактировала многотомное научное издание — сборник «Русский фольклор» (тома 1—13).
Умерла 30 апреля 1971 года. Похоронена на Северном кладбище Санкт-Петербурга.
Былины Севера: Материалы рукописного хранилища Фольклорной комиссии / АН СССР. Фольклорная комиссия при институте этнографии; Ред. М. К. Азадовский. — М., Л.: Изд-во АН СССР, 1938. — Т. 1 : Мезень. Печора. — 656, [22] с. — 5000 экз.
Былины Севера: Материалы рукописного хранилища Сектора фольклора / АН СССР, Ин-т рус. лит. (Пушкинский Дом); подгот. текста и коммент. А. М. Астаховой; под. ред. В. П. Андриановой-Перетц; сост. А. М. Астахова. — М., Л.: Изд-во АН СССР, 1951. — Т. 2 : Прионежье, Пинега, Поморье. — 848, [38] с.
Былины П. И. Рябинина-Андреева / Подготовка текстов, статья и примеч. В. Г. Базанова; Предисл. и ред. А. М. Астаховой. — Петрозаводск: Каргосиздат, 1940. — 144 с.
Былины Пудожского края / Подготовка текстов, статья и примеч. Г. Н. Париловой и А. Д. Соймонова; Предисл. и ред. А. М. Астаховой; Науч.-исслед. ин-т культуры Карело-Фин. ССР. — Петрозаводск: Гос. изд-во Карело-Фин. ССР, 1941. — 512 с.
Астахова А. М.Русский былинный эпос на Севере / Ин-т истории, языка и литературы Карело-Фин. базы АН СССР. — Петрозаводск: Гос. изд-во Карело-Фин. ССР, 1948. — 396 с.
Илья Муромец / Подготовка текстов, статья и коммент. А. М. Астаховой; Отв. ред. чл.-кор. АН СССР Д. С. Лихачев; АН СССР. Отд-ние литературы и языка. — М.; Л.: Изд-во АН СССР. Ленингр. отд-ние, 1958. — 557 с. — (Литературные памятники). — 10 000 экз.
Былины в записях и пересказах XVII—XVIII веков / Изд. подгот.: А. М. Астахова, В. В. Митрофанова, М. О. Скрипиль; АН СССР, Ин-т русской литературы (Пушкинский дом). — М.; Л.: Изд-во АН СССР. Ленингр. отделение, 1960. — 320, [10] с. — (Памятники русского фольклора). — 3000 экз.
Народные баллады / Вступ. статья, подготовка текста и примеч. Д. М. Балашова; Под общ. ред. А. М. Астаховой. — М.; Л.: Советский писатель. Ленингр. отд-ние, 1963. — 448 с. — (Библиотека поэта. Большая серия. 2-е изд.).
Документы по защите докторской диссертации А. М. Астаховой. Публикация и комментарии Т. Г. Ивановой // Из истории русской фольклористики: Вып. 9 / Институт русской литературы РАН; Редколлегия: А. Н. Власов и др.; Отв. ред. М. Н. Власова. — СПб.: Наука, 2014. — С. 150—194. — 860, [1] с. — 500 экз. — ISBN 978-5-02-038225-1.
Письма А. М. Астаховой к М. К. Азадовскому : (1943—1954) / вступ. ст., подготовка текста и коммент. Н. Г. Комелиной // Русская литература. 2014. № 4. С. 36-88. — (Из истории отечественной науки). — Окончание. Начало: № 4, 2013.
