Фамилия Самхвалов — редкий случай, когда основа не бросается в глаза, но при ближайшем рассмотрении оказывается либо географической, либо прозвищной, причем в обоих случаях с тюркским следом. Модель образования стандартна: суффикс -ов указывает на русскую патронимическую форму, то есть «чей?» — сын или потомок человека по имени или прозвищу Самхвал.

Самая прямая и правдоподобная версия выводит фамилию из тюркского мужского имени Самхвал (или Сабук-Хвал), которое встречалось в среде татар и башкир. В этом случае имя — сложное: первая часть может восходить к арабскому «самх» (великодушие, щедрость) или к тюркскому «сап» (чистый, здоровый), а вторая — к «хвал» (слуга, раб божий, от арабского «абд»). Таким образом, Самхвал — человек, отмеченный щедростью или чистотой. Фамилии на -ов от таких имен часто получали крещёные татары или выходцы из тюркской среды, переходившие в православие.

Вторая версия, менее вероятная, но не исключённая, связывает основу с прозвищем Самхвал, которое могло сложиться как ироничное народное переосмысление: «сам хвалит» — то есть самохвал, хвастун. Однако в русских говорах слово «самохвал» устойчиво, а «самхвал» — явно вторичное стяжение, что делает эту гипотезу натяжкой. Скорее всего, прозвище, если оно и было, возникло уже в русской среде как переделка неясного тюркского имени на слух.

В ономастических справочниках фамилия не относится к числу частых. Б. Унбегаун в «Русских фамилиях» не упоминает Самхваловых, что косвенно подтверждает её локальный характер. Встречается она преимущественно в Поволжье и на Урале — в регионах, где столетиями шло смешение русского и тюркского населения. Это дополнительный аргумент в пользу первой версии: предок носителя фамилии, скорее всего, был крещёным татарином или башкиром, получившим при крещении фамилию по своему прежнему имени.

Написание фамилии устойчиво, без вариантов вроде «Самхвалов» / «Самхваловъ» — в дореволюционных метриках она встречается именно с буквой «а» в корне. Социальный состав носителей, судя по архивным данным XIX века, — в основном государственные крестьяне и мещане, что типично для фамилий, образованных от личных имён без дворянского суффикса -ский.