Artur Gajek commence en 2004 dans l'équipe amateur Winfix Arnolds aux côtés de Linus Gerdemann. Cette année-là, il se classe second d'une classique à Dortmund. Doté d'une belle pointe de vitesse, il se place à deux reprises second d'étapes du Tour de Hongrie en 2005.
Muet en 2007, Gajek rejoint un an plus tard l'équipe ProTourMilram à la suite de la dissolution de Wiesenhof. Il dispute en 2008 son premier grand tour : le Tour d'Espagne durant lequel, lors de la 15e étape, il est exclu. Auparavant sur cette même Vuelta, il n'avait jamais terminé parmi les 100 premiers d'une étape.
Malgré ses deux saisons maigres en palmarès, Gajek remporte haut la main le sprint final de la Cologne Classic devant Christian Poos. Gajek avait raté le début de saison à cause du virus de la grippe A.