Родился 24 июня (6 июля) 1885 года в Санкт-Петербурге в семье военнослужащего.
В 1905 году окончил гимназию в Санкт-Петербурге, после чего ушёл добровольцем на русско-японскую войну. За мужество и храбрость был награждён Георгиевским крестом и произведен в младшие унтер-офицеры.После окончания в 1911 Алексеевского военного училища был направлен в Брест-Литовскую крепость. Там работал заведующим снаряжательной лабораторией над созданием осветительных ракет.
В 1915 году работает в Москве в Главном артиллерийском управлении.
В 1920 году Артемьев познакомился с Н. И. Тихомировым, став его ближайшим помощником.Был арестован 22 сентября 1922 года по обвинению в «бездействии власти, халатном отношении, в результате которых последовало полное расстройство и развал снабжения РККА артогнеимуществом… и участии в шпионаже» .10 июня 1923 года постановлением Особого совещания при Коллегии ОГПУ был заключён в соловецкий лагерь на 3 года.
В 1925 году он вернулся из заключения и продолжил работу в Лаборатории Н. И. Тихомирова.Сконструировал: первую в СССР ракету на бездымном порохе (впервые успешно запущена 3 марта 1928 года)противолодочную глубинную бомбу с реактивным двигателем и др.После объединения в сентябре 1933 году Газодинамической лаборатории (ГДЛ) и МосГИРД в Реактивный институт (РНИИ) совершенствовал реактивные снаряды РС-82 и РС-132 до сдачи их на вооружение. Артемьев был одним из основных авторов реактивного миномёта «Катюша» .
В период Великой Отечественной войны выполнил множество востребованных разработок в области военной техники. После войны В. А. Артемьев работал на должности главного конструктора нескольких НИИ и проектных институтов, в области разработки ракетных снарядов.В. А. Артемьев умер в Москве 11 сентября 1962 года. Его именем назван кратер на обратной стороне Луны.