Фамилия Самотохин образована от прозвища Самотоха. В его основе, скорее всего, лежит украинский глагол «самотити» — «быть расположенным отдаленно, изолированно; жить одиноко, без досмотра и внимания». Так могли прозвать человека, который жил на отшибе, на окраине селения, или же замкнутого, нелюдимого хозяина, державшегося особняком от общины.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная: прозвище Самотоха → притяжательное прилагательное Самотохин → фамилия. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — «сын Самотохи». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ и имен, оканчивающихся на -а/-я.

Есть и вторая версия, менее убедительная. Согласно ей, основа восходит к арабскому имени Самат (Саматай), которое переводят как «вечный, живущий вечно» или «руководитель, вождь». Однако переход от имени Самат к форме Самотоха фонетически неочевиден и требует дополнительных допущений. Украинский глагол «самотити» объясняет происхождение прозвища естественнее: он напрямую связан с корнем «сам» и описывает образ жизни или положение человека, что типично для народных прозвищ.

Интересно, что фамилия с таким корнем встречается реже, чем, например, Самохин или Самошин, что делает её более локальной и привязанной к конкретным семьям. Потомки человека по прозвищу Самотоха со временем закрепили за собой фамилию Самотохины, и она передавалась уже по наследству, независимо от того, где жили следующие поколения.