Фамилия Артемёменко — это не просто редкий вариант, а настоящий гибрид, возникший на стыке двух языковых традиций. На слух она кажется украинской из-за суффикса -енко, но двойной суффикс -ён- + -енко и ударение сразу выдают нетипичное происхождение.

Основа фамилии — крестильное имя Артемий (от греческого «Артемис», богиня охоты; имя означает «здоровый, невредимый»). В украинской среде имя часто сокращали до Артём, а фамилии образовывали с суффиксом -енко («сын Артёма»). Но здесь суффикс двойной. Такая конструкция нехарактерна для классических украинских фамилий (там было бы просто Артеменко или Артёменко). Появление «ё» и второго суффикса — скорее всего, результат адаптации в русской среде, где украинское окончание -енко могли переосмыслить и нарастить дополнительным -енко для «усиления» звучания. Либо это следствие ошибки писаря при записи фамилии в паспорт или метрику: человек на слух произносил «Артёменко», а чиновник записал с удвоением.

Менее вероятная, но возможная версия: фамилия могла возникнуть от прозвища Артемёня (ласкательная форма от Артемий) с последующим добавлением суффикса -енко. В таком случае Артемёменко — «сын Артемёни». Однако прямых документальных подтверждений этой модели в восточнославянской ономастике мало, и лингвисты склоняются к версии с «усилением» или ошибкой.

С географической точки зрения фамилия встречается крайне редко, в основном в южных регионах России и на востоке Украины. В дореволюционных справочниках и переписях она почти не фиксируется — это говорит о её позднем оформлении, вероятно, в XIX — начале XX века. Сословно носители, скорее всего, относились к крестьянству или мещанству, так как дворянские фамилии с таким суффиксом не образовывались.

Сравните с однокоренными: Артемьев (русская форма от Артемий), Артеменко (классическая украинская), Артёмов (от краткой формы). Артемёменко стоит особняком — это не «ошибка», а живой пример того, как устная речь и канцелярская запись порождают уникальные варианты, которые потом закрепляются в роду.