Военный геодезист и картограф, генерал от инфантерии. Занимался астрономо-геодезическими работами и картографированием различных территорий, участвовал в Русско-турецкой войне 1877 - 1878 гг., преподавал в Николаевской академии Генерального штаба, был начальником Военно-топографического училища (1886), Военно-топографического отдела (управления) Главного штаба и Корпуса военных топографов, занимался организацией топографического обеспечения войск Маньчжурских армий в ходе Русско-японской войны 1904-1905 гг. Почётный член Русского астрономического (1909) и Русского географического (1917) обществ.
Cкончался Н.Д. Артамонов в 1920 году, похоронен в Москве на Пятницком кладбище.