Родился в с. Глебово Миленковской волости Фатежского уезда Курской губернии в семье строительного подрядчика.
В 1901 г. поступил в Московское высшее техническое училище.
В 1902 г. вступил в РСДРП, фракция искровцев- большевиков.
За участие в студенческой демонстрации исключен из училища с «волчьим билетом» и посажен в тюрьму на полгода, где получил кличку «Хлястик».
После освобождения в 1902 г. жил в Донбассе, создал социал-демократический кружок на Берестово-Богодуховском руднике. Работал помощником машиниста паровоза на Екатерининской железной дороге. Распространял нелегальную революционную литературу, в том числе — произведения В. Ленина.
В декабре 1905 г. руководит вооруженным восстанием в Харькове, арестован, бежал.
Вскоре оказывается в Париже, где работает директором ресторана и учится в Русской Высшей Вольной Школе.
В 1906 г. на Стокгольмском съезде РСДРП впервые познакомился с И. Джугашвили (с 1906 - И. Сталин), с которым впоследствии сдружился.
В 1910 г. работает портовым грузчиком в Австралии, где издает газету «Австралийское эхо».
После Февральской революции вернулся в Россию и стал во главе большевистского комитета Харьковского совета.
С 1917 г. — член ЦК партии большевиков, активный участник Октябрьской революции.
20 ноября 1918 г., в Курске Сталин, выпоняя решение ЦК РКП (б) назначил Артёма членом Реввоенсовета группы Курского направления.
28 ноября 1918 г., в г. Суджа состоялось первое заседание Временного рабоче-крестьянского правительства Украины, а на следующий день издан манифест "К трудящимся Украины".
Позднее, Артём — председатель Совнаркома и комиссар народного хозяйства Криворожско-Донецкой республики, член ЦК КП(б) Украины. Один из организаторов борьбы против войск контрреволюционной «Центральной Рады» (войск Украинской Народной республики), немецких войск кайзеровской Германии и белогвардейских частей генерала Каледина.
С 1920 г. Артём — секретарь Московского комитета РКП(б).
Погиб, возвращаясь с митинга на ж.-д. перегоне (105км.) Тула — Москва, в аварии скоростного аэровагона (с приводом от авиационного двигателя), предназначавшегося специально для обеспечения поездок руководителей партии и правительства.
Похоронен у Кремлевской стены в Москве.
Специальным постановлением ЦИК СССР сын Артёма — Артём Сергеев отдан в семью И. Сталина на воспитание.
В память об Артёме названы:
в Приморском крае, город (бывш. п. Зыбунный) и посёлок (бывш. п. Энергетиков);
город,(бывш. п. Ольховский) в Красноярском крае;
город (бывш. г. Бахмут) в Донецкой области;
город (бывш. г. Екатериновский Рудник) в Луганской области;
поселки в Свердловской и Иркутской областях;
городские районы в городах Луганск (Украина) и Шахты (Ростовская область);
остров в Каспийском море близ Баку (Азербайджан),
улица в г. Донецк.
В сентябре 1927 г. на одной из высоких гор у Северского Донца (г. Святогорск, Донецкой области, Украины) установлен памятник Артёму.
В Курске именем Артёма названа улица (бывш. Биркинская) в Железнодорожном районе, в г. Фатеж — парк культуры и отдыха.