Фамилия Артемьевы образована от полной формы крестильного имени Артемий, а не от его повседневного варианта Артём. Это сразу даёт подсказку о статусе родоначальника: в русской традиции фамилии от полных церковных форм чаще закреплялись за людьми грамотными и уважаемыми, в то время как от сокращённых имён (Артёмов, Тёмин) — за крестьянами и посадскими. Имя Артемий пришло из Древней Греции. Основное значение — «здоровый, невредимый», но существует и второй смысловой пласт: «посвящённый Артемиде», богине охоты и плодородия. Оба значения могли влиять на то, как имя воспринималось в народе.

По поводу сословной принадлежности есть конкретные исторические сведения, а не общие предположения. В России известно как минимум два дворянских рода Артемьевых. Первый ведёт начало от новгородца Ивана Васильевича Артемьева — он участвовал во взятии Казани в 1552 году и впоследствии руководил строительством города Уфы. Второй род записан в родословные книги Смоленской и Тульской губерний; его основателем значится бригадир Василий Васильевич Артемьев (1791 год). Эти данные позволяют утверждать, что часть носителей фамилии принадлежала к высшему сословию, хотя основная масса Артемьевых, как и у большинства русских фамилий, была крестьянской или мещанской.

Суффикс -ев указывает на стандартную патронимическую модель: «чей?» — Артемьев, то есть сын или потомок Артемия. Это один из самых распространённых типов русских фамилий, но именно полная основа имени делает её чуть менее частотной, чем, например, Артёмов. В написании встречаются варианты через «е» (Артемьев) и через «ё» (Артёмьев), но исторически правильным считается первый вариант, соответствующий церковному произношению имени.

Точное место и время возникновения фамилии определить сложно — процесс её закрепления шёл несколько столетий, с XV по XVII век. Однако можно уверенно сказать, что фамилия Артемьевы — не позднее искусственное образование, а естественный результат русской антропонимии, зафиксированный в документах уже в XVI веке.