Фамилия Самотохина — женская форма фамилии Самотохин, и её разбор стоит начать с неочевидного суффикса. В русских фамилиях суффикс -ин обычно указывает на принадлежность: «чей сын?» — Самотохин, то есть сын Самотоха. Но вот основа — Самотох — звучит не как крестильное имя, а скорее как прозвище. И здесь ключевой момент: вторая часть слова, -тох, может быть искажением или диалектным вариантом глагола «тохать» — то есть стучать, колотить, бить. В северных и сибирских говорах «тохнуть» означало ударять, стучать. Тогда Самотох — человек, который сам по себе стучит, бьёт, возможно, плотник или кузнец, работающий в одиночку, «сам себе тохающий». Есть и другая, более спорная версия: связь с тюркским корнем «тох» (сытый, насыщенный) или «тух» (останавливаться), но для русской фамилии она маловероятна — географически фамилия встречается в основном в центральных и северных областях России, где тюркские заимствования редки в прозвищах такого типа.

Модель образования проста: прозвище Самотох (человек, охарактеризованный по действию) плюс притяжательный суффикс -ин. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или посадская. В документах XVII–XVIII веков «самотохами» могли называть упрямых, своенравных людей, которые делают всё по-своему, «сами тохают» — то есть не ждут подмоги. В отличие от фамилий на -ов, которые часто образовывались от полных форм имён (Иванов, Петров), фамилии на -ин от прозвищ с уменьшительными или описательными суффиксами (Самотохин, Козловин) встречаются реже и обычно указывают на более конкретную, бытовую характеристику предка.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Самотохин стоит особняком. Есть фамилия Самохин (от Самоха — краткая форма от Самуил или прозвище от «сам»), но здесь другая основа. «Самотох» — редкий тип, и в словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) он не упоминается, что говорит о его узкорегиональном или даже единичном происхождении. Скорее всего, фамилия возникла в одной местности и не получила широкого распространения. Носительница фамилии Самотохина может с высокой вероятностью проследить корни в Вологодской, Архангельской или Кировской областях — именно там фиксируются говоры со словом «тохать».