Фамилия Самосиенко — яркий пример украинской модели образования фамилий, и её разбор стоит начать именно с суффикса. Формант -енко — один из самых распространённых в Украине, он указывает на происхождение по отцу: буквально «сын такого-то» или «маленький, младший». В данном случае основа — Самось или Самосій (в украинском произношении).

Корень фамилии восходит к личному имени Самосей. Это народная, разговорная форма крестильного имени Самсон (от древнееврейского «шимшон» — «солнечный»). В русских и украинских говорах имя Самсон часто упрощали: Самос, Самосей, Самось. Отсюда и фамилия Самосеенко, а со временем, под влиянием акающего произношения или местных диалектов, «е» перешло в «и» — получилось Самосиенко. Таким образом, Самосиенко — это «сын Самосия (Самсона)».

Встречается и другая, менее вероятная версия: связь с прозвищем Самосей. В южнорусских и украинских говорах «самосей» — это растение, выросшее само собой, из осыпавшихся семян, без посева. Прозвище могли дать человеку, который жил «как трава», ни к чему не прилагая усилий, или, наоборот, тому, кто появился в селе невесть откуда. Однако фамилии на -енко практически всегда образовывались от имён, а не от нарицательных прозвищ, поэтому версия с именем Самсон предпочтительнее.

Географически фамилия Самосиенко сосредоточена в центральных и восточных областях Украины, а также в прилегающих регионах России, куда переселялись украинцы. В дореволюционных списках эта фамилия встречается среди мещан и казаков Полтавской, Харьковской и Екатеринославской губерний. Социальный состав носителей был пёстрым: от крестьян и ремесленников до казацкой старшины, но основная масса — сельские жители.

Любопытная деталь: фамилия Самосиенко часто соседствует с однокоренной Самосенко (без перехода «е» в «и»). Оба варианта фиксируются в одних и тех же регионах, и выбор написания зависел от местной произносительной нормы и грамотности писаря. В современной Украине более частотной считается форма Самосієнко (с «і» в корне), что отражает фонетику украинского языка.