Будущий Герой Советского Союза Степан Артамонов родился 23 декабря 1900 года в деревне Введенка Пичаевского района в семье крестьян. Уехав с малой родины, поступил работать на Царицынский орудийный завод «Баррикады», заложенный на берегах Волги в 1914 году с согласия императора Николая II. Вскоре перешёл трудиться плотником на завод «Красный Октябрь» в ремонтно-строительный цех, где «пользовался уважением, считался мастером на все руки».
В 30-е годы для выполнения всеобщей коллективизации партия призвала сто тысяч самых активных и преданных своих членов по всей стране. В числе «стотысячников» был и коммунист, член КПСС с 1918 года Степан Артамонов, посланный для организации колхозов сначала в Нехаевский район Сталинградской области, а затем и на Астраханщину, в Баскунчак.
После успешного участия в коллективизации сельского хозяйства Степан Артамонов вновь возвращается на «Красный Октябрь». Однако трудиться пришлось недолго — началась война. И 10 января 1942 года вместе со своим сыном Виктором Степан Артамонов добровольно уходит на фронт. В ряды Красной армии он был призван Краснооктябрьским райвоенкоматом Сталинграда. Сержантом зачислен в действующую 13-ю армию, сформированную в мае 1941 года, входившую сначала в Юго-Западный, а затем в Брянский и Центральный фронты.
В ноябре 1942 года 42-летний Степан Васильевич получил боевое крещение на Юго-Западном фронте, когда участвовал в контрнаступлении советских войск под Сталинградом в районе Серафимовича.
В июле-августе 1943 года Степан Артамонов сражался на Центральном фронте в составе 151-го полка 8-й стрелковой дивизии 13-й армии. В этот период он участвовал в Курской битве, в том числе в Орловской наступательной операции, которая длилась с 12 июля по 18 августа 1943 года. В ходе боёв 16 июля получил ранение.
И уже практически через месяц был задействован в Черниговско-Припятской наступательной операции с 26 августа по 30 сентября 1943 года, во время которой участвовал в освобождении Левобережной Украины, форсировании рек Десна, Днепр и Припять.
За мужество, проявленное в бою под Конотопом, где его расчёт уничтожил до 25 солдат и офицеров противника, Степан Артамонов был награждён медалью «За отвагу» в сентябре 1943 года.
24 сентября 1943 года Артамонов организовал переправу через реку Днепр в окрестностях села Навозы (ныне — Днепровское) Черниговского района Черниговской области. Оставшись с двумя автоматчиками на правом берегу Днепра, командир пулемётного расчёта 1-й пулемётной роты Степан Артамонов точным огнём прикрывал подразделение во время переправы через реку, в результате чего удалось отразить непрерывную бомбардировку фашистской авиации, переправиться на левобережье и захватить плацдарм.
В наградном листе по этому поводу говорится: «24 сентября 1943 года товарищ Артамонов умело организовал переправу через реку Днепр, при этом проявил личный героизм и мужество в приготовлении простейших переправочных средств, находясь всё время на реке. Несмотря на сильную бомбёжку вражеской авиации по переправочным средствам, подвергая себя опасности, товарищ Артамонов прямо с 30-ти километрового марша умело переправлял солдат, материальную часть и лошадей батальона, тем самым обеспечил выполнение боевой задачи командования при форсировании реки в срок и без единой потери личного состава, лошадей и материальной части».
За этот героический подвиг Указом Президиума Верховного Совета 16 октября 1943 года старший сержант Степан Артамонов был удостоен высшей степени отличия СССР — звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
1 мая 1944 года под городом Коломыя Ивано-Франковской области Степан Артамонов, командуя пулемётным взводом, погиб смертью храбрых.
Похоронен в братской могиле на площади Героев в городе Коломыя на Украине.
Награждён медалью «За отвагу» 13 сентября 1943 года, орденом Ленина 16 октября 1943 года.
После войны в честь Героя были названы улица в Коломые и школа № 2 в этом городе.
На здании цеха ремонта мартеновских печей завода «Красный Октябрь» в Волгограде установлена мемориальная доска в честь Степана Васильевича Артамонова.
Его имя увековечено в Тамбове на Стеле Героев Советского Союза — уроженцев Тамбовской области. Также портрет Героя помещён на Стеле Героев в Моршанске и Аллее Героев в селе Пичаево.