Фамилия Артемьева образована от полной формы имени Артемий. Это имя греческого происхождения: один из вариантов перевода — «здоровый, невредимый», другой — «посвященный Артемиде», богине плодородия и деторождения. В русском быту чаще использовали краткую форму — Артем, но фамилия закрепилась именно от полного варианта. Такой выбор имени-основы даёт повод предполагать, что родоначальник был человеком уважаемым: в крестьянской и мещанской среде полные имена в документах фиксировали реже, чем уменьшительные.

В истории России известны два древних дворянских рода Артемьевых. Родоначальник одного из них — новгородец Иван Васильевич Артемьев, участник взятия Казани (1552) и строитель города Уфы. Другой род записан в I часть родословных книг Смоленской и Тульской губерний и происходит от бригадира Василия Васильевича Артемьева (1791). Эти сведения — не просто перечень дат, а ключ к пониманию социального статуса: фамилия Артемьева могла принадлежать как дворянам, так и крестьянам, но в каждом случае её носитель — потомок человека, которого при крещении назвали Артемием.

Словообразовательная модель здесь проста: суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?»), то есть «сын Артемия». В русской ономастике фамилии на -ев обычно образовывались от основ на мягкий согласный или на -ий, что и произошло с именем Артемий. Если бы в основе лежала форма Артём, фамилия звучала бы как Артёмов — но этого не случилось, что лишний раз подтверждает: предок нёс именно полное церковное имя, а не его бытовой вариант.