В июне 1944 года младший лейтенант С. С. Артемченко вместе с полком сражался в Великой Отечественной войны. Полк воевал в составе 190-й истребительной авиационной дивизии (11-й истребительный авиационный корпус, 3-я и 15-я воздушные армии) на 1-м Прибалтийском, с февраля 1945 года на 3-м Белорусском фронтах. Участвовал в Белорусской, Прибалтийской, Восточно-Прусской наступательных операциях. В воздушном бою 16 января 1945 года у города Гумбинен в Восточной Пруссии был сбит и считался пропавшим без вести, находился в плену в лагере военнопленных в Кёнигсберге. Во время штурма Кёнигсберга 7 апреля 1945 года был освобождён. За короткий срок своего участия в Великой Отечественной войне лейтенант С. С. Артемченко проявил себя умелым воздушным бойцом и стал лётчиком-асом: он совершил 101 боевой вылет, провёл 19 воздушных боёв, лично сбил 6 самолётов противника (все победы одержал над истребителями FW 190).