Фамилия Саматохина — женская форма фамилии Саматохин, и её разбор стоит начать с неочевидного на первый взгляд корня. Основа «Саматох» звучит как прозвище, и здесь есть две основные версии, причём одна из них значительно убедительнее другой.

Первая, самая вероятная версия: прозвище Саматоха связано с диалектным глаголом «саматить» — суетиться, метаться, делать что-то второпях, иногда бестолково. В говорах встречается и слово «саматоха» — непоседа, торопыга, человек, который всё делает с шумом и спешкой. Такое прозвище могли дать живому, энергичному человеку, который вечно куда-то бежал и всё ронял. Модель образования проста: к основе на губной согласный «х» добавился типичный русский суффикс принадлежности -ин, указывающий на «сына Саматохи» или «дочь Саматохи». Суффикс -ин, а не -ов, здесь не случаен: он характерен для прозвищ и имён, оканчивающихся на -а/-я (Саматоха → Саматохин).

Вторая версия — связь с именем Самуил или его просторечной формой Самоха. Но здесь есть проблема: перегласовка «у» в «а» в русских говорах крайне редка, и форма «Саматоха» из «Самоха» фонетически натянута. Обычно от Самуила образуют фамилии Самохин, Самуилов, но не Саматохин. Поэтому эта гипотеза слабая, и ономасты склоняются к первой, прозвищной версии.

Географически фамилия редкая. Встречается в основном в центральных и южных областях России — в Воронежской, Тамбовской, Рязанской областях, где диалектное слово «саматоха» было в ходу. В дореволюционных переписях эта фамилия не фиксируется среди дворянства или купечества — скорее всего, предки были крестьянами или мещанами, получившими фамилию по уличному прозвищу. Ударение, судя по живой речи носителей, падает на второй слог: Самато́хина.

Написание с буквой «о» во втором слоге может вводить в заблуждение: иногда фамилию ошибочно записывают как «Соматохина», путая с греческим «сома» (тело), но это народная этимология. Никакого отношения к телу или медицине фамилия не имеет — она чисто бытовая, прозвищная, от слова «саматоха».