Артемий был одним из заметных военачальников при равноапостольном Константине Великом (306–337), а потом служил его сыну Констанцию (337–361). Наград за отвагу и службу у него хватало, и в конце концов ему доверили Египет — самую богатую провинцию империи. В должности наместника он немало сделал для того, чтобы христианство там укрепилось и разошлось вширь. Ему же поручили важное дело: перевезти из Ахайи в столицу мощи апостолов Андрея Первозванного и Луки.

После Констанция власть взял Юлиан (361–363) — тот самый, кого история назвала Отступником. Он попытался вернуть империю к язычеству и сотнями отправлял христиан на смерть. В Антиохии по его приказу мучили двух епископов, не пожелавших отречься от Христа. В город пришёл Артемий и при всём народе назвал поступки императора нечестием.

Ответом были жестокие пытки и темница. Там, на молитве, святому явился Сам Христос в окружении ангелов, ободрил его и пообещал венец славы. Наутро Юлиан снова потребовал почтить языческих богов, получил твёрдый отказ и услышал предсказание: скоро придёт расплата за кровь христиан. Пытки возобновились, но сломить мученика не удалось. По житию, перед казнью его придавили каменными глыбами; он остался жив, и тогда, в 362 году, ему отсекли голову.

Предсказанное сбылось быстро. Юлиан выступил из Антиохии против персов. Возле Ктезифона к войску пристал старик-перс, обещавший быть проводником, а на деле заведший греко-римскую армию в безводную Карманитскую пустыню. Измотанные голодом и жаждой воины столкнулись со свежими персидскими силами. В бою император получил смертельную рану и, умирая, произнёс: «Ты победил, Галилеянин!». Вскоре после этого мощи великомученика с почестями перенесли из Антиохии в Константинополь.

Артемий — редкий для ранней Церкви случай: о нём знают не только по житию, его имя встречается и у светских историков, в том числе у Аммиана Марцеллина. Издавна к святому обращаются при грыже и внутренних повреждениях — это почитание восходит к старинным записям о чудесах у его гробницы. Память великомученика — 2 ноября. Икону его берут в дом мужчины с именем Артемий и Артём, а ещё те, кому близок пример военного человека, не побоявшегося сказать правду в лицо власти.