Фамилия Самосеев — редкий случай, когда прозвище могло закрепиться за человеком по его отношению к труду или к обществу. В её основе лежит глагол «сеять», а первая часть «само-» указывает на действие, совершаемое без посторонней помощи, самостоятельно. Проще говоря, Самосеев — потомок человека, которого в старину прозвали Самосеем за то, что он работал один, без наёмных работников или без помощи семьи, либо за то, что занимался посевом на своей, а не на общинной земле.

Словообразовательная модель здесь прозрачна: прозвище Самосей + типичный русский суффикс принадлежности -ев, образующий отчества и фамилии («чей?» — Самосеев). Суффикс -ев, а не -ов, стоит после мягкого согласного [й] в конце основы, что грамматически верно. Интересно, что фамилия могла возникнуть в двух разных социальных средах. В крестьянской среде «самосей» — человек, который сеет хлеб в одиночку, без пары или артели, что в условиях общинного землепользования воспринималось как чудачество или, наоборот, как знак зажиточности. В среде старообрядцев или отходников слово могло приобрести ироничный оттенок: «самосей» — тот, кто сам себе хозяин, кто не признаёт мирских порядков.

В ономастических справочниках, например в работе Б. Унбегауна «Русские фамилии», модель на -ев от прозвищ с первой частью «само-» (Самоделков, Самосудов) описана как характерная для северных и центральных регионов России. Самосеев — фамилия нечастотная, её географическое ядро, судя по данным переписей, тяготеет к бывшим территориям Вятской и Пермской губерний, где было сильно индивидуальное крестьянское хозяйство и где слово «самосей» действительно бытовало в речи. Встречается она и на Урале, что указывает на возможную миграцию носителей в XVIII–XIX веках.

Спорных версий происхождения практически нет. Можно было бы предположить связь с растением «самосейка» (дикорастущий злак), но прозвище, данное по растению, обычно имело бы суффикс -ов (Самосейков), а не -ев. Поэтому версия с действием — самая надёжная. Никаких документальных упоминаний о дворянском роде Самосеевых не сохранилось, фамилия осталась в крестьянской среде, что типично для прозвищ, описывающих повседневный труд.