Фамилия Самоцветов — редкий случай, когда прозвище или имя, лёгшее в основу, сохранило прямую связь с драгоценностью. В отличие от большинства «драгоценных» фамилий (Алмазов, Изумрудов, Жемчугов), которые в старину часто давали семинаристам при поступлении в духовное училище, Самоцветов могла возникнуть и в купеческой, и в крестьянской среде. Слово «самоцвет» в русском языке известно с XVII века и обозначало любой природный драгоценный или полудрагоценный камень, не требующий огранки — сам себя цветящий.

Словообразовательная модель проста: основа «самоцвет» плюс патронимический суффикс -ов. Это указывает на то, что фамилию получили по отцу, которого в народе прозвали Самоцветом. Такое прозвище могли дать по разным причинам: либо человек торговал самоцветами или занимался их добычей на Урале, либо отличался яркой, «драгоценной» внешностью — например, имел необычайно красивые глаза или румянец. На Урале, где с XVIII века активно разрабатывались изумрудные и малахитовые копи, фамилия Самоцветов встречается чаще, чем в центральных губерниях, что подтверждает её возможную профессиональную привязку.

Менее вероятна, но не исключена версия искусственного происхождения: в XIX веке некоторые священники давали «цветочные» и «каменные» фамилии прихожанам или своим детям вместо неблагозвучных бытовых прозвищ. Однако в списках семинарских фамилий, составленных лингвистами (например, в работах Б. Унбегауна), Самоцветов не фигурирует как типичная искусственная фамилия — в отличие от тех же Минералов или Камнева. Значит, перед нами скорее уличное прозвище, закрепившееся в документах.

Интересно, что фамилия не имеет вариантов с другими суффиксами (Самоцветин, Самоцветский) — это говорит о её позднем оформлении, уже в эпоху массовой паспортизации. Носители фамилии, вероятно, были либо ремесленниками-гранильщиками, либо мелкими торговцами поделочным камнем.