Фамилия Самоцветова образована от прозвища или нецерковного имени Самоцвет. В основе лежит слово «самоцвет» — драгоценный или полудрагоценный камень, который не требует обработки и сам по себе красив. Прозвище Самоцвет могли дать человеку за яркую, приметную внешность, за дорогой наряд или за редкое душевное качество — например, за честность и доброту, которые «светятся» сами по себе. Возможна и ироничная подоплёка: так могли назвать того, кто любил прихорашиваться, носил броские украшения или вёл себя напыщенно, «как драгоценность».

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Самоцвет добавили суффикс -ов, а затем — окончание -а, указывающее на женский род. Мужской вариант — Самоцветов. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде крестьян и мещан центральной России в XVII–XIX веках. Владельцы фамилии могли быть выходцами из регионов, где были распространены названия камней в качестве личных имён или прозвищ — например, на Урале или в Сибири, где добывали самоцветы. Однако точная географическая привязка фамилии не установлена, и она встречается по всей России, хоть и нечасто.

Слово «самоцвет» — исконно русское, сложенное из «сам» и «цвет». В ономастическом словаре Б. Унбегауна фамилия Самоцветов не упоминается, но она входит в круг «драгоценных» фамилий (Алмазов, Изумрудов, Жемчужников), которые в России нередко давали в духовных училищах или семинариях. Семинаристы получали фамилии по названиям камней, растений, добродетелей — как символ чистоты или редкости. Поэтому не исключено, что первый носитель фамилии Самоцветов был выходцем из духовного сословия.

В написании фамилии важно не путать её с вариантом Самоцветова — с ударением на второй слог (Самоцве́това) или на третий (Самоцвето́ва). В разговорной речи чаще ударение падает на третий слог, но строгой нормы нет. Фамилия редкая, в списках частотных русских фамилий она не фигурирует, что делает её уникальной для каждой семьи.