Фамилия Самодоев — редкий случай, когда основа почти наверняка не связана с тем, что лежит на поверхности. Самое первое, что приходит в голову — «сам» и «доить», то есть человек, который доит сам, без помощников. Однако в русской ономастике такой мотив почти не встречается. Прозвища, построенные по схеме «сам + глагол», обычно обозначали либо хвастуна («самохвал»), либо человека, который всё делает по-своему («самодур»). «Самодой» в этом ряду звучит неестественно.

Гораздо правдоподобнее версия, что в основе фамилии лежит этноним. Самодийцы — группа народов (ненцы, энцы, нганасаны, селькупы), которых в старых русских документах называли «самоеды», а в книжной традиции — «самодь». Фамилия Самодоев могла образоваться от прозвища Самодой, которое давали русскому человеку, долго жившему среди самодийцев, торговавшему с ними или перенявшему их обычаи. Такие прозвища по соседским народам — обычное дело: Калмыков, Татаринов, Чувашев.

Суффикс -ев указывает на стандартную патронимическую модель: Самодой → Самодоев, то есть «сын Самодоя». Фамилия явно недворянская и не семинарская (те оканчивались бы на -ский). Скорее всего, она возникла в среде крестьян или промышленников Русского Севера или Сибири — в зоне контакта с самодийскими племенами. Встречается она и сегодня, но крайне редко, что подтверждает её локальное происхождение.

Есть и третья, менее вероятная версия: от имени Самодой как варианта крестильного имени Самуил или Самсон в простонародном произношении. Но для этого нет убедительных диалектных подтверждений. Этническая версия остаётся основной.