Ο Άγιος Αρτέμιος θεωρείται Μεγαλομάρτυς του Χριστιανισμού και, σύμφωνα με τον Συναξαριστή, ήταν «Δουξ και Αυγουστιάλιος» επί Μ. Κωνσταντίνου. Ο Άγιος Αρτέμιος αποκεφαλίστηκε στην Αντιόχεια κατόπιν διαταγής του Αυτοκράτορα Ιουλιανού επειδή δημόσια τον κατέκρινε για την θεωρούμενη «αποστασία» του, από τον Χριστιανισμό. Αργότερα το λείψανο του Αγίου μεταφέρθηκε και τάφηκε στον ναό του Αγίου Ιωάννη του Προδρόμου στη Κωνσταντινούπολη, όπου, κατά την παράδοση, συνέβαιναν και πολλά θαύματα.
Δύο είναι τα κύρια μαρτυρολογικά κείμενα που μας πληροφορούν σχετικά με τις συνθήκες του μαρτυρικού τέλους του: το λεγόμενο Μαρτύριο Αρτεμίου, χρονολογούμενο στα μέσα του 7ου αι.ή λίγο μετά και εκείνο του μοναχού Ιωάννη του Ροδίου.
Το πρώτο είναι γνωστό από δύο χειρόγραφα του κώδικα Paris, του 11ου και 12ου-14ου αιώνων, αντίστοιχα.
Επίσης υπάρχει και ένα χειρόγραφο της βιβλιοθήκης του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν (14ος-15ος αι.)
Το παλαιό μαρτύριο του Αρτεμίου είναι συνδεδεμένο με άγνωστες πηγές, που πιθανώς είχε υπόψιν του ο Φιλοστόργιος
Επίσης έχουμε τα Θαύματα του Αρτεμίου τοποθετημένα τον 7ο αι. μ.Χ. και συνταγμένα στην Κωνσταντινούπολη λίγο μετά από το παλαιό Μαρτύριο Αρτεμίου.
Οι ερευνητές κυμαίνονται ως προς την χρονολόγησή τους: ή στο πρώτο τέταρτο του 7ου αι. ή μεταξύ 658-668. Το πιθανότερο είναι να τοποθετηθούν πριν το 630 αφού στις αρχές της περιόδου αρχίζουν να συντάσσονται ανάλογα έργα.
Όσον αφορά το μαρτυρολογικό κείμενο του Ιωάννη του Ροδίου, τοποθετημένο χρονικά τον 8ο ή πριν τον 9ο αι, έχει συνδεθεί και με τα έργα του Ιωάννη Δαμασκηνού
Το χρονικό του μαρτυρικού τέλους του
Ο Αρτέμιος σύμφωνα με το Μαρτύριο του Αρτεμίου, βρέθηκε στην Αντιόχεια μετά από εντολή του Ιουλιανού και στα πλαίσια της διευρυμένης δικαιοδοσίας του έξω από τα όρια της Αιγύπτου και συγκεκριμένα στην επαρχία της Συρίας.
Όταν φτάνει εκεί διαπιστώνει τον βασανισμό δύο πρεσβυτερων, των Ευγενίου και Αρτεμίου και επειδή διαμαρτυρήθηκε στον αυτοκράτορα εκείνος του αφαίρεσε το αξίωμα του δούκα και διέταξε τη φυλάκισή του και το βασανισμό του, ο οποίος κατέληξε στον δια αποκεφαλισμού θάνατό του.
Το μαρτύριό του έλαβε χώρα στις 20 Οκτωβρίου 362 μ.Χ. Φαίνεται πως η αντιπαγανσιτική δράση του δούκα Αρτέμιου στην Αίγυπτο ήταν γνωστή στον Ιουλιανό και τον κάλεσε στη Συρία με σκοπό να τον παγιδεύσει.
Από τη μαρτυρία και άλλων ιστορικών και χρονογράφων του Βυζαντίου, Θεοδώρητο Κύρου, Πασχάλιο Χρονικό, Θεοφάνη, Κεδρηνό και Νικηφόρο Κάλλιστο Ξανθόπουλο, πληροφορούμαστε πως είχε διαταχθεί από πριν το μαρτυρικό τέλος του Αρτεμίου, η δήμευση της περιουσίας του Δούκα, άσχετα αν εκτελέστηκε η απόφαση μετά τον θάνατό του.
Μια διακόνισσα, η Αρίστη, στη συνέχεια έλαβε το σώμα του και το ενταφίασε στο προάστιο της Δάφνης με τιμές μάρτυρα, ενώ το μετέφερε στην Κωνσταντινούπολη στη συνέχεια.
Από μια συλλογή θαυμάτων, τα Θαύματα Αρτεμίου (7ος αι. μ.Χ) πληροφορούμαστε πως τοποθετήθηκε στην περιοχή Οξειά της Κωνσταντινούπολης
Ο Μεγαλομάρτυς Αρτέμιος έχει οριστεί ως προστάτης Άγιος της Ελληνικής Αστυνομίας καθώς και πολιούχος της Μυκόνου.