Фамилия Самосенок — редкий пример восточнославянской фамилии, образованной по белорусской или украинской модели с уменьшительно-патронимическим суффиксом -енок (или -ёнок). В русском языке этот суффикс чаще встречается в фамилиях, указывающих на «младшего» или «сына»: Самосенок буквально означает «маленький Самос» или «сын Самоса».

В основе фамилии лежит прозвище или сокращённая форма крестильного имени Самойло (Самуил). Имя Самуил древнееврейского происхождения (Шемуэль — «услышанный Богом»), в народной среде на Руси оно трансформировалось в Самойло, а затем в краткую форму Самос. Такое сокращение — не редкость для имён на -ило: Самойло → Самос (как Михайло → Михос, Гаврило → Гаврос). Соответственно, Самосенок — это «потомок Самоса», то есть человека, которого в быту звали не полным именем, а его сокращённым вариантом.

География фамилии указывает на её северо-западное происхождение. Суффикс -енок характерен для Витебщины, Могилёвщины, а также для южных районов Псковской и Смоленской областей. В этих местах фамилии на -енок (Борисенок, Грищенок, Самосенок) фиксировались у крестьян и мещан, причём часто без привязки к сословию — это была чисто семейная традиция называть детей по отцу.

Интересная деталь: в отличие от фамилий на -ов (Самосов) или -ин (Самосин), форма на -енок не застыла в значении «принадлежащий отцу», а сохранила оттенок «малый, младший». Это говорит о том, что фамилия могла закрепиться за сыном, которого в семье отличали от старшего родственника с тем же именем. В переписях XVII–XVIII веков такие фамилии редко попадали в официальные документы — их чаще записывали в метрических книгах и ревизских сказках как «Самосёнок» или «Самосенко», а уже позже написание унифицировали.

Сейчас фамилия Самосенок встречается редко, преимущественно в Беларуси, на западе России и среди потомков переселенцев в Сибири. Она не имеет отношения к слову «сам» или «самосознание», как иногда ошибочно предполагают: её корень — в личном имени, а не в нарицательном понятии.