Фамилия Артамошкина образована от разговорной формы крестильного имени Артамон. В основе лежит имя Артамошка — производная форма от канонического Артемон (Артамон). Это имя греческого происхождения, его смысл — «невредимый», «здоровый», «целый». В народной среде имя Артамон часто переделывали в Артамошку, добавляя уменьшительно-ласкательный суффикс -к-, что было обычной практикой для бытового общения в XVI–XVII веках.

Церковное предание связывает имя Артемон с конкретной исторической фигурой — святым Артемоном, который в шестнадцать лет стал чтецом и двенадцать лет нёс это послушание. Затем святитель Сисиний рукоположил его в диаконы, где он прослужил двадцать восемь лет, после чего стал пресвитером и ещё тридцать три года проповедовал христианство среди язычников. Однако к фамилии этот житийный сюжет имеет лишь косвенное отношение: имя было распространённым, и его давали мальчикам независимо от того, знали ли родители подробности жития святого.

Словообразовательная модель проста: к основе Артамошк- добавлен типичный русский суффикс принадлежности -ин, указывающий на родство по отцу. Фамилия отвечает на вопрос «чей?»: Артамошкин — значит «сын Артамошки». Окончание -а в современной форме (Артамошкина) указывает на женский вариант фамилии, но исторически родовая фамилия — Артамошкин.

Вероятно, основатель рода Артамошкиных был человеком из простого сословия. В документах XVII–XVIII веков такие фамилии на -ин чаще всего встречались у крестьян, посадских людей и мелких служилых людей, а не у дворян. Фамилия не указывает на конкретное ремесло или прозвище по занятию — она чисто патронимическая, то есть образована от личного имени предка. Это отличает её, например, от фамилий, возникших от названий профессий или географических объектов.

Стоит обратить внимание на редкий суффикс -ошк- в основе. В русской ономастике формы с -ошк- (Артамошка, Фомка, Савка) считаются более «простонародными», чем формы с -ушк- (Артамушка). Такие имена бытовали в северных и центральных губерниях России, где суффикс -ошк- был особенно распространён в бытовой речи. Поэтому фамилия Артамошкин может иметь севернорусские или владимирские корни, хотя точная география требует дополнительных архивных изысканий.

В современном написании фамилия встречается редко, что говорит о её локальном происхождении. Однокоренные фамилии — Артамонов, Артамошин, Артемонов — более частотны, но именно Артамошкин сохраняет ту самую разговорную, «домашнюю» форму имени, которая была в ходу у предков.