Родился 17 февраля 1988 г. в Тюмени.
В 2009 г. окончил бакалавриат Тюменского государственного университета по специальности "экономика". В 2011 г. в том же вузе получил диплом магистра экономики, в 2012 г. - магистра юриспруденции. В 2013 г. также получил степень магистра бизнес-администрирования (МВА) в Сингапурском университете управления, в который был направлен в числе молодых специалистов ЯНАО.
Трудовую деятельность начинал в инвестиционных и банковских организациях. Работал экономистом в Западно-Сибирском коммерческом банке.
В 2007 г. участвовал в телепроекте "Путевка в бизнес", организованном Департаментом инвестиционной политики и государственной поддержки предпринимательства Тюменской области (цель проекта - развитие предпринимательских инициатив учащихся вузов). Дмитрий Артюхов стал победителем конкурса в составе команды "Мастер-стоун", продвигавшей бизнес-план по организации производства искусственного камня.
По окончании телепроекта участники команды создали тюменскую компанию ООО "Мастер-стоун". Дмитрий Артюхов стал ее генеральным директором.
С 2010 г. работал в аппарате губернатора Ямало-Ненецкого автономного округа Дмитрия Кобылкина. В 2011-2016 гг. являлся помощником главы региона.
18 января 2016 г. был назначен заместителем губернатора ЯНАО. Курировал вопросы развития экономики и инвестиционного потенциала округа.
29 мая 2018 г. президент РФ Владимир Путин назначил Дмитрия Артюхова врио губернатора Ямало-Ненецкого автономного округа. На этом посту он сменил Дмитрия Кобылкина.
17 августа 2018 г. Дмитрий Артюхов вошел в число трех кандидатов, которых глава государства внес в заксобрание региона для избрания на должность руководителя ЯНАО (был выдвинут партией "Единая Россия").
9 сентября 2018 г. региональный парламент избрал Дмитрия Артюхова губернатором Ямало-Ненецкого АО. За него проголосовали 14 из 18 присутствующих на заседании депутатов. В тот же день он официально вступил в должность. В настоящее время Дмитрий Артюхов является самым молодым среди действующих глав российских регионов.
Член президиума Государственного совета РФ. Председатель комиссии Госсовета по направлению "Молодежная политика" (с 15 ноября 2021 г.).
Входит в состав генерального совета партии "Единая Россия". Член президиума политсовета регионального отделения партии в Ямало-Ненецком автономном округе.