Родился 20 ноября 1906 года в поселке Требиятский Нагайбакского района Челябинской области. С 1908 года жил в Башкирии: в посёлке Авзян, селе Узян, а с 1924 года - в городе Белорецке. С 1924 по 1928 год был на комсомольской работе в Тамьян-Катайском канткоме ВЛКСМ (город Белорецк).

В Красную Армию призван Белорецким горрайвоенкоматом в 1928 году. Служил красноармейцем караульной роты, учился в школе младших авиаспециалистов. В 1930 году окончил Ленинградскую военно-теоретическую школу ВВС. В 1931 году - Борисоглебскую школу военных лётчиков. Служил в частях бомбардировочной авиации лётчиком-инструктором в городе Воронеже, а с 1933 года - командиром экипажа бомбардировщика ТБ-3, авиаотряда, авиаэскадрильи в Забайкальском военном округе.

В 1939 году, с 29 мая по 16 сентября, капитан В.И. Артамонов отличился в боях на реке Халхин-Гол (Монголия).

Звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 160) капитану Артамонову Владимиру Ивановичу присвоено 17 ноября 1939 года за успехи эскадрильи и проявленный личный героизм.

В 1940 году мужественный офицер окончил курсы усовершенствования начальствующего состава при Военно-воздушной инженерной академии имени Н.Е. Жуковского, и с мая того же года служил старшим инспектором Главного управления ВВС Красной Армии.

Во время Великой Отечественной войны командир 288-го и 209-го бомбардировочных авиационных полков Владимир Иванович Артамонов защищал Москву, воевал под Курском. С 1944 года полковник Артамонов В.И. - старший помощник генерального инспектора ВВС Советской Армии.

Погиб в авиакатастрофе 29 сентября 1944 года близ города Хилок в Читинской области. Похоронен в Чите.