Фамилия Артеньевы — один из тех случаев, когда редкая разговорная форма имени вытеснила полное церковное имя в официальном родовом именовании. В основе фамилии лежит не само имя Артемий, а его уменьшительная форма — Артеня. Суффикс -ев, как обычно, отвечает на вопрос «чей?»: Артеньев — это сын или потомок Артени. Такая форма характерна для северных и центральных говоров Руси, где имена часто «укорачивали» на бытовой лад. В документах XVII века встречаются варианты Артемьев, Артемов и Артеньев, но последний закрепился за отдельным родом, не смешавшись с более частыми однофамильцами.

Само имя Артемий восходит к греческому «Артемис» — посвящённый богине охоты Артемиде. В христианской традиции это имя носил святой великомученик Артемий, военачальник при императоре Константине. Однако есть и вторая версия, более бытовая: прозвище Артеня могло возникнуть от диалектного глагола «артачиться» — упрямиться, противиться. В таком случае фамилия отражала бы не имя, а характер родоначальника: упёртого, своенравного человека. Обе версии имеют право на существование, но первая (от имени) выглядит правдоподобнее, учитывая, что Артеня — типичная уменьшительная форма, а не самостоятельное прозвище.

В исторических источниках Артеньевы фиксируются как служилые люди. В переписных книгах XVII века упоминаются дети боярские Артеньевы, владевшие поместьями в Рязанском и Московском уездах. Это не была массовая крестьянская фамилия — скорее, она оставалась в среде мелкопоместного дворянства. Позже, в XIX веке, часть Артеньевых перешла в купеческое и мещанское сословие, осев в городах Поволжья. Сегодня носителей фамилии немного, и встретить её можно преимущественно в центральной России и на Урале. Редкость фамилии объясняется именно тем, что она закрепилась за узким кругом потомков одного рода, а не разошлась по всей стране, как более популярные производные от Артемия.