Артём Ткаченко родился в Калининграде. Родители рано развелись, поэтому отца он не помнит[1]. Артёма со старшей сестрой воспитывала мама, работавшая дирижёром в консерватории. Женщина обучила детей нотной грамоте, игре на фортепиано и гитаре. На вопросы сына о национальности рассказала, что по отцовской линии в роду были цыгане[2], чему Артём даже обрадовался, поскольку поведением походил на «кочевника из табора»[1].
В школе Ткаченко учился не особо прилежно, с его слов, не увлекался ни точными, ни гуманитарными науками и не думал о будущем[1]. До девятого класса учился в обычной средней общеобразовательной школе № 22[3], а затем мама предложила ему перейти в калининградский лицей № 49, где как раз набирался театральный класс. Последние школьные годы занимался в театральной студии, а после получения аттестата выбрал актёрскую профессию.
«Именно с маминой подачи я пошёл в театральный класс. Изначально, кстати, она думала, что мне надо идти в цирковое училище, разглядела во мне что-то такое эдакое, но я решил, что это перебор. Второй после мамы человек — Борис Иосифович Бейненсон, который в театральной студии, в 10 и 11 классе, преподавал нам актёрское мастерство, историю театра и т. д. и т. п. Благодаря Бейненсону я поехал в Москву и поступил. Благодаря ему же занимаюсь тем, чем занимаюсь»[4].
«Полноценных ролей у меня было две. В первом спектакле — „Пол-Нью-Йорка мне теперь родня“ — человечек с портфелем, в очках, гольфах, бабочке, в нелепой соломенной шляпе, с цветами. Ни то ни сё, постоянно заикается, интересный разве что нелепостью своей. Комический, достаточно яркий персонаж. Вторая роль, в „Блуждающих звездах“, наоборот, была ровной: лирический персонаж, любящий мальчик-скрипач… Единственное, пожалуй, достоинство этого опыта — то, что все спектакли у нас были музыкальными, везде я пел»[4].
На втором курсе обучения (2000 год) Ткаченко случайным образом попал на съёмочную площадку фильма «Мечтать не вредно», где снимался его приятель. Там его заметила ассистент по актёрам Ольга Логинова[8], благодаря которой он в итоге был утверждён на роль главного персонажа — мечтателя Шнека[9]. Однако на экраны фильм вышел только через 5 лет после завершения съёмок, поэтому первым фильмом в его творческой биографии значится другая работа — фильм, снятый и вышедший в прокат в 2004 году[10].
В 2004 году Артём сыграл главную роль в фильме Руслана Бальтцера «Даже не думай 2: Тень независимости», его партнёрами по съёмочной площадке были Алексей Алексеев, Сергей Мухин и Дельфин. В 2005 году актёр снялся в мини-сериале «Бухта Филиппа» режиссёра Александра (Алеко) Цабадзе. Этот же режиссёр позднее пригласил Артёма на главную роль в украино-грузинский полнометражный фильм «Русский треугольник», получивший высокую оценку специалистов: приз жюри «Серебряный Георгий» на Московском кинофестивале 2007 и премию «Ника» в 2008 году.
Популярность и узнаваемость Ткаченко принёс фантастический триллер Филиппа Янковского «Меченосец»[3], где актёр исполнил главную роль. В 2008 году вышел в прокат фантастический триллер «Индиго», роль в котором актёр называл одной из самых интересных своих работ. За роль в фильме «Меченосец» актёр получил премию «MTV Россия» в номинации «Лучший поцелуй», а за роль в фильме «Индиго» — премию «MTV Россия» в номинации «Лучший злодей».
В 2021 году актёр дебютировал на сцене театра «Гоголь-центр» в спектакле «Мизантроп».
«Я был на премьере „Мизантропа“ несколько лет назад, и мне он сразу понравился, но тогда я даже и не мог представить, что буду принимать участие в нём… Когда Алексей Агранович, новый художественных руководитель, предложил прийти на роль Оронта, то раздумывать долго мне не пришлось…»[16]
25 сентября 2015 года актёр принял участие в театрализованных онлайн-чтениях произведений А. П. Чехова «Чехов жив». В 2016 году участвовал в интернет-проекте Фонда поддержки и развития кинематографии для детей и юношества «Читалкин маленькое кино», читая публично стихотворениями Сергея Михалкова и Бориса Заходера.
3 июня 2019 года вместе с пианисткой Басинией Шульман и скрипачкой Еленой Ревич принял участие в литературно-музыкальной программе Михаила Довженко «Шесть чувств», представленной в рамках книжного фестиваля «Красная площадь».
С сентября 2017 года является лицом телеканала Sony Sci-Fi на территории СНГ[23]. Посол бренда мужской одежды Henderson в России[24].
В 2020 году принял участие в телешоу «Танцы со звёздами». Позднее о вспоминал: «Честно говоря, не ожидал, что проект обернётся для меня двухмесячным стрессом. Оказалось, танцевать перед зрителями гораздо страшнее, чем выходить на сцену в драматических спектаклях или играть в кино. Впрочем, то, что я выучил около десятка профессиональных танцев, здорово укрепило самооценку»[12].
Актёр примерил амплуа телеведущего — 19 апреля 2021 года на телеканале «ТВ-3» состоялась премьера психологического проекта «Секреты»[25]. Суть заключается в том, чтобы продемонстрировать один и тот же конфликт с разных сторон — глазами его непосредственных оппонентов[1].
С первой женой Равшаной Курковой Ткаченко познакомился на «Кинотавре» в Сочи[3]. В интервью актёр рассказывал, что «увёл» девушку у друга. Брак распался через 4 года. Причин супруги не раскрыли, но СМИ писали, что актриса закрутила роман с фотографом Дмитрием Исхаковым, тогда ещё мужем Полины Гагариной. В неверности подозревали и Артёма, который ухаживал за звездой сериала «Две судьбы» Екатериной Семёновой. Бывшие супруги до сих пор тесно дружат и не раз встречались на одной съёмочной площадке[4]. Спустя 11 лет после развода в телепрограмме «Судьба человека» Ткаченко заявил, что брак погубила лень: каждый был сосредоточен на себе и своей карьере и не захотел работать над отношениями и сохранять союз[2].
В 2012-м Ткаченко женился на Евгении Храповицкой, модели и начинающей актрисе, известной зрителям по сериалу «Кухня». 23 января 2013 родился сын Тихон[26]. А уже в феврале 2014 году пару развёл Дорогомиловский суд столицы. Как сообщали СМИ, разрыв произошёл из-за романа Евгении с актёром Игорем Верником[4].
После развода со второй супругой Артём начал выходить в свет с актрисой Екатериной Стеблиной. Спустя некоторое время актёры объявили себя парой. 7 ноября 2016 родился сын Степан[26]. Летом 2017 года пара отпраздновала свадьбу. Ткаченко говорит, что счастлив в браке[1][27].
Крёстный сыновей Ткаченко — его близкий друг и коллега Павел Деревянко[1].
С подачи преподавателя по актёрскому мастерству, руководителя Калининградской театральной студии Бориса Бейненсона за Артёмом надолго закрепилось прозвище «Толстый человек» — из-за худобы. Многие друзья до сих пор зовут его не иначе, как Толстяк или Жирдяй[28].
В интервью Ткаченко признался, что верит в мистику. По его мнению, наивно полагать, будто нас окружает только то, что мы видим. Артист также считает, что с верой в потустороннюю силу «веселее жить»[29].
Самым сложным за всю актёрскую картеру Артём называет грим в фильме «Аванпост»: «90 процентов лица, включая рот и нос, залепили, через маленькие отверстия дышал. Казалось ещё чуть-чуть, и у меня начнётся паническая атака, так как дышать нечем совсем. У меня же давно проблемы с носом — с каплями жил. После тех съёмок сделал операцию и исправил перегородку»[30].
Поклонники Артёма отмечают его сходство с Эдриеном Броуди. При этом актёры встречались в реальной жизни: «Однажды на Московском кинофестивале он прилетал к нам. Встреча была в кинотеатре. Эдриан Броуди спускался по лестнице, а я поднимался. И действительно мы друг друга увидели. Встретились удивлёнными взглядами. Не знаю, что подумал он, но я подумал: „Ого, ничего себе, это же Эдриан Броуди“. Вряд ли он подумал: „Ого, ничего себе. Да это Артём Ткаченко“»[15].
В 2023 году актёр стал жертвой мошенника[31]. Он обратился в ОМВД России по Пресненскому району Москвы после того как отдал знакомому $200 000 и 6 млн рублей для инвестиций в криптовалюту, однако предполагаемых выплат не получил — приятель деньги присвоил, после чего закрыл доступ к криптокошельку[32].