Воспитанник темиртауского футбола начинал карьеру в родном «Булате», затем играл в «Кайрат-ЦСКА». В начале 2000-х Виталий подписал контракт с донецким «Шахтером», но в составе первой команды провел всего один матч, поэтому играл за дубль и уходил в аренду в клубы «Житомир» (Полесье), «Винница» и кировоградскую «Звезду». В 2003 году Артемов выступал за «СКА-Энергию» из Хабаровска.

Вернувшись на родину, защитник играл за «Кайрат», в составе которого в 2004 году стал чемпионом Казахстана. В 2007 году Артемов перешел в «Астану», а в следующем сезоне выступал за «Шахтер», где в одной из игр получил травму, вынудившую его прервать карьеру на год.

В 2011 году защитник вернулся в родной «Булат» и на полтора года стал лидером и капитаном команды. Однако в сезоне-2012 Артемов получил травму, из-за которой решил завершить карьеру.

За сборную Казахстана он провел пять игр, выступал и за молодежную сборную, в составе которой принимал участие в чемпионате мира по футболу в 1999 году в Нигерии.