Фамилия Артёмцева — женская форма от мужской Артёмцев, и её стоит разбирать именно в мужском варианте, так как основа у них общая. В центре фамилии лежит имя Артём (от древнегреческого Артемий, «посвящённый Артемиде»), но не напрямую, а через отчество или прозвище: Артёмец. Суффикс -ец в русской антропонимии указывал на принадлежность к чему-то или на характерный признак. В северных и сибирских говорах «артёмец» могло означать «сын или потомок Артёма» — так же, как Иванец, Петрец. Но могло быть и прозвищем человека с именем Артём, которое закрепилось в семье.

Формант -ев (в мужской основе Артёмцев) присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или -ц. Это стандартная модель русского притяжательного прилагательного: «чей?» — «Артёмцев», то есть «сын Артёмца». Важно, что фамилия не на -ов, а на -ев, что выдает её происхождение от прозвищной или отчественной формы с суффиксом -ец. Если бы предка звали просто Артём, появилась бы фамилия Артёмов. Артёмцев — это уже вторая ступень словообразования, указывающая на то, что родоначальник был не просто Артёмом, а именно «Артёмцем» — возможно, младшим в семье или носителем уменьшительно-ласкательного имени.

Географически фамилия Артёмцев встречается в центральных регионах России и на Урале, но редка. По данным переписей, она не входит в первую тысячу русских фамилий, что делает её довольно уникальной. Встречаются варианты написания через «ё» (Артёмцев), что прямо указывает на ударение на второй слог, и через «е» (Артемцев), что искажает произношение, но встречается в документах из-за необязательного употребления буквы «ё».

В сословном плане Артёмцевы — почти наверняка крестьяне или мещане. Фамилии на -ев с основой на -ец редко встречались у дворянства, которое предпочитало формы на -ский или -ов с полными именами. Так что предки носительницы фамилии — скорее всего, люди из сельской местности, где имя Артём было популярно, а суффикс -ец придавал имени оттенок «свой, местный». Если искать прямую аналогию, то фамилия Артёмцев стоит в том же ряду, что и Кузьминцев, Иванцев или Петровцев — все они образованы от уменьшительных форм канонических имён.