Фамилия Артамцевы образована от именования Артамец. В её основе лежит каноническое имя Артемон, точнее его разговорная форма — Артамон. Имя это греческое, в переводе означает «невредимый». Чередование гласных е/а в корне возникло, скорее всего, под влиянием «акающих» говоров, где в безударном положении звук «о» произносится как «а».

Именование Артамец построено с помощью суффикса -ец. Такая модель в русском языке была типична для отчеств: Артамец буквально значило «сын Артама». Впрочем, есть и другая, не менее вероятная версия: Артамец — это прозвание жителя, выходца из села с названием Артамово или Артамовское. Таких топонимов, образованных от имени Артамон, немало в центральной России.

Фамилия закрепилась в форме множественного числа — Артамцевы, что характерно для семейных прозваний. О точном месте и времени её возникновения сейчас судить трудно: процесс становления русских фамилий растянулся на несколько столетий и проходил в разных регионах неодинаково. Однако сама словообразовательная модель — основа Артамец + фамильный суффикс -ев — указывает на то, что фамилия сформировалась не позднее XVII–XVIII веков, когда такие патронимы стали массово передаваться по наследству.