Фамилия Самолихина в основе своей имеет мужское личное имя, а точнее — его просторечную, народную форму. Исходная цепочка такая: библейское имя Самуил (в переводе с древнееврейского — «услышанный богом») в народной среде превратилось в Самойло. Это имя было очень популярно в России и на Украине вплоть до конца XIX века, но в официальных святцах оно не значилось, оставаясь разговорным вариантом.

От имени Самойло, в свою очередь, образовали уменьшительно-ласкательную или обиходную форму — Самолиха. Именно она и легла в основу фамилии. Суффикс -их- в русских фамилиях обычно указывает на принадлежность: в данном случае это могло означать «сын (или дочь) Самолихи», то есть человека, которого в округе звали Самолихой. Со временем форма притяжательного прилагательного закрепилась как фамилия, и потомки этого человека получили фамилию Самолихина.

Интересно, что в данном случае мы видим не самую частотную модель образования. Обычно фамилии от имени Самойло образовывались через суффиксы -ов и -ин: Самойлов, Самойлин. Форма Самолихин встречается реже, и это делает фамилию заметной на фоне однокоренных. Она сохранила в себе именно тот пласт народной речи, где имена не просто сокращали, а переделывали на свой лад, добавляя окончание, характерное для женского рода в названии жены или вдовы: Самолиха — жена Самойлы. Такой способ именования был широко распространен в северных и сибирских говорах, где женщин часто называли по мужу: «Самолиха» — значит, жена Самойло.

Поскольку фамилия закрепилась в женской форме, она могла изначально принадлежать женщине — вдове или дочери, а уже потом передаваться по наследству. Впрочем, на момент формирования фамилий в XIX веке это различие стерлось, и Самолихина стала просто наследственной фамилией, которую носят и мужчины, и женщины.