Фамилия Артамохин образована от имени Артамоха — народной, разговорной формы канонического имени Артемон. Само имя Артемон греческого происхождения и означает «невредимый», «здоровый». Так что в основе фамилии лежит пожелание или характеристика: предок-родоначальник, которого звали Артамохой, мыслился как человек крепкий, не знающий бед.

Словообразовательная модель здесь классическая для русского севера и центральных областей: суффикс -ин указывает на принадлежность. Артамохин — это «сын Артамохи» или, шире, «человек из рода Артамохи». Такая модель типична для фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я.

Стоит обратить внимание на редкий суффикс исходной формы. В отличие от привычного Артемонов (от полного имени Артемон), форма Артамоха использует суффикс -ох(а). В древнерусской антропонимии этот суффикс часто придавал имени ласкательный или обиходный оттенок, как в именах Дороха (от Дорофей), Михей — Мироха. Таким образом, Артамохин стоит в одном ряду с фамилиями Дорохин, Мирохин, которые тоже пошли от уменьшительных форм.

Географически фамилия Артамохин встречается в основном в центральных и северных регионах России — там, где были сильны традиции «именных» фамилий с суффиксом -ин. В южнорусских и украинских землях та же основа чаще оформлялась бы как Артамохенко или Артамонов.

Если говорить о возможном сословном происхождении: фамилии на -ин в XVI–XVII веках активно формировались и у крестьян, и у посадских людей, и у служилых. Артамохин мог появиться в любой среде, где человека звали обиходным именем Артамоха. Дворянских родов с такой фамилией в известных родословных книгах не зафиксировано — скорее всего, это фамилия крестьянская или мещанская.

В написании фамилии возможны варианты: Артамохин (с буквой о в корне) и, реже, Артамахин (с а). Первый вариант — нормативный и исторически верный, так как он прямо восходит к имени Артамоха. Второй мог возникнуть под влиянием акающего произношения в южных говорах.