В 1951 г. был назначен директором Эрмитажа. За 13-летний период работы в этой должности проявил себя как исключительно талантливый и преданный музейному делу администратор. Его всегда отличала принципиальность и самостоятельная позиция по самым острым вопросам. Вразрез с официальной идеологией шло увлечение Артамонова современной живописью. При его поддержке в Эрмитаже была организована выставка работ Пикассо, удалось сохранить работы классиков импрессионизма. Поводом для отставки Артамонова послужила внутримузейная выставка работ М. М. Шемякина. В период «оттепели» покровительствовал вернувшимся из заключения исследователям, таким как Л. Н. Гумилёв, Б. А. Латынин, М. А. Гуковский, И. Г. Спасский).
После отставки (1964) полностью сосредоточился на преподавательской деятельности на истфаке ЛГУ. Умер, как подобает истинному учёному, прямо за рабочим столом, редактируя научную статью
Артамонов М. И.