O documento diz que "pesquisou à distância" mais de 25 ataques russos em cinco áreas entre 30 de setembro e 29 de novembro.
As descobertas indicam "graves fracassos [dos russos] em respeitar leis humanitárias internacionais", diz a Anistia.
A Rússia não se pronunciou ainda sobre este relatório, mas negou repetidamente, em outras ocasiões, causar mortes de civis, e descreveu denúncias do tipo como "guerra de informação".
Moscou deu início a bombardeios tendo como alvos militantes do autodenominado Estado Islâmico e de outros grupos em 30 de setembro, dizendo que agia a pedido do presidente da Síria Bashar al-Assad.
A Rússia diz que está atacando o EI e outros grupos extremistas
O governo russo também foi acusada de bombardear grupos rebeldes que se opõem a Assad mas são apoiados por países ocidentais.
"Alvos não militares"
No relatório, a Anistia diz que pesquisou ataques russos em Homs, Hama, Idlib, Latakia e Aleppo.
O grupo diz que "entrevistou por telefone ou pela internet 16 testemunhas dos ataques e dos momentos pós-ataque", incluindo médicos e ativistas de direitos humanos.
A Anistia diz também que "obteve e analisou material audiovisual" relacionado aos ataque e "encomendou análises de especialistas em armamentos".
O relatório dá detalhes sobre seis ataques.
Ativistas acusaram russos de atacar civis em Idlib
Em 29 de novembro, por exemplo, 49 civis foram mortos e outros ficaram feridos quando três mísseis atingiram um mercado público em Ariha, na província de Idlib, segundo a Anistia.
O documento acrescenta que os depoimentos das testemunhas e da pesquisa feita por ativistas de direitos humanos mostra que "não havia alvos militares na redondeza".
A Anistia diz que também há provas de que militares russos "usaram ilegalmente bombas em áreas densamente povoadas e usaram indiscriminadamente munição de fragmentação (cluster)".
Autoridades russas ainda não se pronunciaram publicamente sobre as acusações do relatório.
O Kremlin já havia classificado relatos semelhantes como tentativas de tirar crédito de suas operações na Síria.
O presidente Vladimir Putin disse em outubro que relatos de supostas mortes civis surgiram antes que os primeiros ataques aéreos fossem feitos.
Além da Rússia, uma coalizão liderada pelos Estados Unidos também faz ataques aéreos contra o EI.
