Фамилия Артемьичев — редкий пример отчества, образованного не напрямую от имени, а от его просторечной или диалектной формы. В основе лежит имя Артемий, которое в народной речи нередко произносили как Артемей. Но в данном случае сработала другая, более редкая модель: от формы Артемьич (Артемьич — вариант отчества от Артемий, где «и» перешло в «ь» под влиянием мягкого произношения). Суффикс -ев присоединили к основе Артемьич-, и получилось «чей сын? — Артемьичев», то есть внук или потомок Артемия.

Обычно русские фамилии на -ичев (как Кузьмичев, Фомичев) образуются от отчеств на -ич. Артемьичев стоит в том же ряду, но с характерной особенностью: в имени Артемий ударение падает на второй слог (Арте́мий), а в отчестве Артемьич оно смещается на третий (Артемьи́ч). Фамилия сохранила это смещение: Артемьичев. Это сразу отличает её от более частого варианта Артемьев, который образован напрямую от имени без отческой вставки.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным регионам России, где были сильны традиции полных отчеств в качестве фамилий. Встречается она редко: по данным переписей и телефонных справочников, носителей Артемьичевых — не более нескольких сотен человек по всей стране. Это фамилия недворянская, крестьянская или мещанская: в XIX веке её могли записать в документах как «Артемьичевъ», и она почти не меняла написания.

Спорных версий здесь немного. Иногда пытаются связать фамилию с прозвищем Артемьич, которое давали человеку по отцу или по имени деда, но это лишь повторяет очевидное. Более интересно другое: в некоторых говорах слово «артемьич» могло стать шутливым прозвищем для упрямого или медлительного человека — по аналогии с былинным богатырём Артемием, который «долго запрягает». Однако документальных подтверждений этому нет, и основная версия остаётся патронимической: Артемьичев — это «внук Артемия».