Фамилия Артимонова интересна тем, что её женская форма сохранила редкую основу, которая в мужском варианте почти не встречается. В её центре — имя или прозвище Артимон. Скорее всего, это народная, разговорная форма церковного имени Артемий, которое в переводе с греческого означает «невредимый, здоровый». В русских говорах Артемия нередко упрощали до Артёма, Артюхи или Артимона — последний вариант и лёг в основу фамилии.

Суффикс -ов указывает на типичную модель: «чей?» — Артимонов, то есть сын или потомок Артимона. Женская форма закрепилась за женой или дочерью носителя мужской фамилии. Есть версия, что фамилия могла возникнуть и от прозвища Артимон, которое давали человеку с крепким здоровьем или, наоборот, в ироничном смысле — тому, кто часто болел, но выживал. Обе гипотезы правдоподобны, но первая, от имени, встречается чаще в русской ономастике.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России, где имя Артемий было особенно популярно. Встречается она нечасто, что говорит о локальном, скорее всего, крестьянском происхождении: в среде духовенства или дворянства такие формы почти не фиксировались. Сравните с однокоренными фамилиями — Артемов, Артюхов, Артемьев. Артимонова стоит особняком, сохранив более архаичную и редкую основу. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках носители фамилии, скорее всего, записаны как крестьяне или мещане.

Современные носительницы фамилии могут с уверенностью связывать её с именем Артемий, но с оговоркой: предок звался не просто Артёмом, а именно Артимоном. Это звучит как уменьшительно-ласкательная, почти сказочная форма, что делает фамилию не только редкой, но и по-своему поэтичной.