Родился 19 декабря 1918 года в селе Старая Кантакузенка, ныне село Прибужаны Вознесенского района Николаевской области Украины, в семье крестьянина. Украинец.
В 1934 году окончил 7 классов, а затем Николаевский строительный техникум и аэроклуб. Работал в аэроклубе инструктором.
В Красной Армии с 1940 года.
В 1941 году окончил Херсонскую военно-авиационную школу пилотов. Служил в ней лётчиком-инструктором.Участник Великой Отечественной войны с июня 1943 года. Член ВКП(б)/КПСС с 1943 года.Командир эскадрильи 93-го гвардейского штурмового авиационного полка (5-я гвардейская штурмовая авиационная дивизия, 2-й гвардейский штурмовой авиационный корпус, 2-я воздушная армия, 1-й Украинский фронт) гвардии капитан Анатолий Артёменко к марту 1945 года совершил 159 боевых вылетов на штурмовку укреплений, скоплений живой силы и техники противника.
В воздушных боях сбил 3 вражеских бомбардировщика и 1 истребитель.Всего за войну отважный летчик совершил 182 успешных боевых вылета.Указом Президиума Верховного Совета СССР от 27 июня 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм, гвардии капитану Анатолию Павловичу Артёменко присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 6589).После войны отважный летчик продолжал службу в ВВС СССР.
В 1953 году с отличием окончил Военно-политическую академию. Был заместителем командира 448-го штурмового авиационного полка по политчасти, а затем инспектором Политуправления ВВС.
В 1957—1959 годах — инструктор Отдела административных органов ЦК партии, откуда направляется начальником политотдела истребительного авиационного корпуса Группы советских войск в Германии.
В 1966 году А. П. Артёменко присвоено звание генерал-майора авиации. Был заместителем командира начальником политотдела Научно-исследовательского института авиационной и космической медицины.
В 1970 году А. П. Артёменко направляется в Военно-политическую академию имени В. И. Ленина начальником авиационного факультета.
С 1975 года генерал-майор авиации А. П. Артеменко — в запасе. Работал во Всесоюзном обществе «Знание» , где возглавлял секцию военно-патриотического воспитания молодежи. Живёт в Москве.