На 22 червня 1941 року 27-й стрілецький корпус було підпорядковано 5-тій армії Київської військової округи (КВО). 5-та армія мала завдання прикривати відтинок державного кордону Володава — Кристинопіль. У перші дні німецького вторгнення 27-й корпус Артеменко брав участь у танковій битві під Дубно, яка закінчилася 29 червня 1941 року повною поразкою радянських військ. При цьому 124-та дивізія потрапила в оточення та була розгромлена. Ситуація на фронті була дуже складна, вже через два тижні стрілецькі дивізії корпусу Артеменко втратили до 80% особового складу, але вони продовжували чинити опір супротивнику. З приводу цього 11 липня 1941 року командувач 5-ю армією, генерал-майор Михайло Потапов, дав позитивну характеристику рішучим та енергійним діям Артеменко. У період 8 липня — 21 серпня генерал Артеменко безпосередньо знаходився під керуванням штабу Південно-Західного фронту. У цей час його війська повільно відступали через Радомишль — Макарів — Бородянка.