Фамилия Самотоев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с глаголом «мотать», но не с тем, о котором можно подумать в первую очередь. Самое правдоподобное объяснение — в основе лежит прозвище Самотой. В русских говорах «мотом» называли не только расточителя, но и человека суетливого, непоседливого, того, кто «мотается» без дела. Приставка «само-» усиливает значение: «сам себе мот» или «сам себя мотающий», то есть человек, который сам создаёт себе хлопоты, ведёт беспорядочный образ жизни. Фамилия образована по стандартной патронимической модели: к прозвищу Самотой добавили притяжательный суффикс -ев, получив буквальное «чей?» — сын Самотоя.

Менее вероятная, но допустимая версия отталкивается от диалектного слова «самот» — так в некоторых областях называли самодельную верёвку или скрутку. В этом случае Самотоев мог быть прозвищем человека, который сам вил верёвки или мотал пряжу. Однако эта гипотеза слабее, так как слово «самот» не получило широкого распространения, а прозвища с корнем «мот» в значении «беспутный» или «суетливый» фиксируются в ономастике гораздо чаще.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южнорусским областям. Встречается она редко, и это даёт ключ к социальному контексту: такие фамилии чаще всего возникали в крестьянской среде, где прозвище давали метко и без прикрас. Самотоевы, скорее всего, потомки крестьян, получивших фамилию по уличному прозвищу предка, а не по роду занятий или имени.

Интересно, что в написании фамилии нет варианта через «а» — только Самотоев, с чёткой фиксацией на «о». Это поддерживает версию с глаголом «мотать», где корень под ударением не меняется. Если бы основа была от имени Самотой (гипотетического), ударение могло бы плавать, но здесь всё устойчиво.