По окончании вуза приехал в Хвастовичский район Калужской области, где работал заведующим ремонтными мастерскими совхоза «Хвастовичский».

Затем три года А.Д.Артамонов работал главным инженером в совхозе «Шаховский» Мосальского района. В 1978 году был назначен директором совхоза «Груздовский». В 1985 году А.Д.Артамонов выдвигается на должность начальника районного управления сельского хозяйства, несколько месяцев спустя избирается первым секретарем Мосальского райкома КПСС. Проработал в данной должности около шести лет.

В 1991 году Анатолий Дмитриевич переезжает в Обнинск, где вскоре становится исполнительным директором Обнинского строительно-промышленного акционерного общества. Принимал активное участие в создании совместного российско-венгерского предприятия «Рос-Сан-Тим», занимающегося внедрением новейших строительных технологий.

В ноябре 1996 года Анатолий Дмитриевич Артамонов избирается вице-губернатором Калужской области. Инициативность, умение грамотно решать стоящие перед областью проблемы, способность вызвать в людях личную симпатию, сплотить их вокруг себя и направить к достижению общей цели — эти качества отмечают даже его критики.

На состоявшихся 12 ноября 2000 года выборах А.Д.Артамонов был избран Губернатором Калужской области. За него отдали голоса 56,72 процента избирателей.

14 марта 2004 года А.Д.Артамонов избран Губернатором Калужской области на второй срок. За него отдали свои голоса 66,86% избирателей.

22 июля 2005 года в соответствии с новым порядком формирования исполнительных органов государственной власти Президент Российской Федерации В.В.Путин внес кандидатуру А.Д.Артамонова на рассмотрение Законодательного Собрания Калужской области для наделения его полномочиями Губернатора области.

26 июля 2005 года депутаты Законодательного Собрания области на внеочередной сессии подавляющим большинством голосов приняли решение о наделении А.Д.Артамонова полномочиями Губернатора Калужской области на новый пятилетний срок.

26 июля 2010 года Губернатор вступил в должность на новый срок.

Главной своей задачей А.Д.Артамонов считает повышение качества жизни населения области. Приоритетные направления деятельности — развитие инновационной экономики, привлечение инвестиций, совершенствование межбюджетных отношений, а также газификация области, укрепление системы ипотечного кредитования, строительство социально значимых объектов.

В последние годы Калужская область входит в число наиболее динамично развивающихся регионов России и по основным показателям занимает одно из лидирующих мест в Центральном федеральном округе.

Деятельности А.Д.Артамонова дана высокая оценка, что подтверждено многочисленными государственными и общественными наградами.

Государственные награды Российской Федерации

Юбилейная медаль «300 лет Российскому флоту» — 1996 г.

Орден Почета — за достигнутые трудовые успехи и большой вклад в укрепление дружбы и сотрудничества между народами — 2002 г.

Медаль «За заслуги в проведении Всероссийской переписи населения» — 2002 г.

Орден «За заслуги перед Отечеством» IV степени — за большой вклад в социально-экономическое развитие области и многолетний добросовестный труд — 2006 г.

Благодарственное письмо Президента Российской Федерации — за участие в работе Госсовета — 2005 г.

Распоряжением Правительства РФ № 559-р от 05.05.07г. за большой личный вклад в социально-экономическое развитие Калужской области и многолетний добросовестный труд Анатолий Артамонов награжден Почетной грамотой Правительства РФ.

Указом Президента Российской Федерации от 27 апреля 2012 года № 517 Артамонов А.Д., губернатор Калужской области, награжден орденом «За заслуги перед Отечеством» III степени.