Выдающийся российский советский археолог и историк. Основатель советской школы хазароведения, директор Государственного Эрмитажа. Главные труды посвящены истории и культуре хазар, скифов и ранних славян.
Выходец из крестьянской семьи. В 1913 году окончил вечернее Городское четырёхклассное училище. До Октябрьской революции служил конторщиком в Санкт-Петербургском обществе страхований и счетоводом в Обществе заводчиков и фабрикантов. В 1914—1916 гг. учился на вечерних Общеобразовательных курсах. В начале 1917 года был призван в армию. С энтузиазмом встретил Февральскую революцию. В апреле 1917 г. избран членом Совета солдатских депутатов, вскоре добровольцем ушёл на фронт. Участвовал в боях на Западной Двине.
В декабре 1917 г. Артамонов демобилизовался и был отозван в Петроград на работу в национализированном Международном банке. С лета 1918 г. и до конца 1920 г. проработал в Красном Холме (Тверская область) в органах народного образования. (заведующим школы, преподавателем)
С 1921 по 1924 г. обучался в Ленинградском университете на отделении археологии и истории искусств. Среди учителей Артамонова были А. А. Спицин, А. А. Миллер, Н. П. Сычёв. После окончания университета остался младшим ассистентом археологического кабинета.
В 1929 году провёл первую самостоятельную экспедицию — разведку на Нижнем Дону. По результатам исследования убедительно идентифицировал с левобережным Цимлянским городищем известный по письменным источникам город Саркел (раскопки в 1934—36 гг.). В 1934 г. за статью «Совместные погребения в курганах со скорченными и окрашенными костяками» Артамонову без защиты диссертации была присвоена степень кандидата исторических наук. С 1935 г. профессор. Докторская диссертация на тему «Скифы. Очерки по истории Северного Причерноморья» защищена 25 июня 1941 г.
В 1937 г. возглавил сектор дофеодальной Европы в Институте истории материальной культуры при АН СССР. В 1939 г. коллектив института единогласно потребовал освободить не справлявшегося со своими обязанностями прежнего директора — академика И. А. Орбели, и на эту должность был назначен Артамонов (в то время только кандидат наук и беспартийный. В ВКП(б) вступил в 1940 г.) При Артамонове институт превратился в мощнейший научный центр страны. Пристальное внимание уделялось публикации результатов полевых исследований. Артамонов основал серию сборников «Краткие сообщения ИИМК» и «Материалы и исследования по археологии СССР», редактировал журнал «Советская археология».
После войны М. И. Артамонов временно исполнял обязанности заведующего, а с февраля 1949 г. стал заведующим кафедрой археологии ЛГУ. Некоторое время занимал пост проректора по учебной работе, а с января по май 1950 г. исполнял обязанности ректора. С 1949 по 1951 возглавлял беспрецедентную по размаху Волго-Донскую новостроечную экспедицию, обследовавшую район, которому предстояло уйти на дно Цимлянского водохранилища.
В 1951 г. был назначен директором Эрмитажа. За 13-летний период работы в этой должности проявил себя как исключительно талантливый и преданный музейному делу администратор. Его всегда отличала принципиальность и самостоятельная позиция по самым острым вопросам.
Вразрез с официальной идеологией шло увлечение Артамонова современной живописью. При его поддержке в Эрмитаже была организована выставка работ Пикассо, удалось сохранить работы классиков импрессионизма. В период «оттепели» покровительствовал вернувшимся из заключения исследователям, таким как Л. Н. Гумилёв, Б. А. Латынин, М. А. Гуковский, И. Г. Спасский).
Поводом для отставки Артамонова послужила внутримузейная выставка работ студентов Академии художеств, отчисленных за абстрактное искусство и вынужденных работать такелажниками в Эрмитаже (в т.ч. Михаила Шемякина).
После отставки (1964) полностью сосредоточился на преподавательской деятельности на истфаке ЛГУ. Умер прямо за рабочим столом, редактируя научную статью.
М. И. Артамонов имел необычайно широкий круг научных интересов, охватывавший период от ранней бронзы до Средневековья. Причём все направления осваивались параллельно. Наиболее выдающимся стал его вклад в разработку раннесредневековой истории степей Восточной Европы: проблем политогенеза кочевых обществ, оседания кочевников. Центральное место в этих исследованиях занимала история хазар. Данное направление исследователь создал самостоятельно буквально с нуля, причём как в археологическом аспекте, где он был абсолютным первопроходцем, так и в области письменной истории. Проведя археологические исследования и изучив огромный массив источников и литературы, Артамонов создал первый в мире системный обзор истории Хазарского каганата. В кн. «История СССР с древнейших времён до образования древнерусского государства» (1939) убедительно доказал, что Хазария сыграла важную роль в истории народов СССР.
В послевоенные годы во время кампании по борьбе с «космополитизмом» взгляды Артамонова подверглись жестокой критике со стороны советского руководства и коллег-учёных. Издать монографию «История хазар» в полном объёме стало возможным только в 1962 г. После этого с тенденцией гиперкритицизма в хазароведении было покончено, и это направление стало плодотворно разрабатываться советской наукой. Не меньше сил Артамонов отдал возрождению другой дискриминируемой дисциплины — скифологии. Данная проблематика, практически полностью уничтоженная в первые десятилетия советской власти, благодаря Артамонову превратилась в одну из ведущих отраслей советской археологии. Третьей крупной областью интересов Артамонова были славяно-русские древности: вопросы этногенеза и расселения славян, древнерусское искусство. Построения Артамонова отличались неприятием многих господствующих догм. Славянской проблематике была посвящена его предсмертная статья «Первые страницы русской истории в археологическом освещении». Из-за смелости выводов она была опубликована только в 1990 г.
М. И. Артамонов был награждён орденами Ленина, Трудового Красного Знамени и медалями. Автор десятков статей и монографий, руководитель более 30 археологических экспедиций. Взрастил несколько поколений учеников, среди которых С. А. Плетнёва, Л. Н. Гумилёв, А. Д. Столяр, И. И. Ляпушкин, А. В. Гадло, Л. С. Клейн и др.