Фамилия Самотуев образована от прозвища или мирского имени Самотуй. Основа здесь — глагол «самотуить» или существительное «самотуй», которое в русских говорах означало человека, действующего по своей воле, самодура или упрямца. Корень «сам» указывает на самостоятельность, а «туй» — вероятно, вариант от «тужить» (горевать, стараться) или от «туя» (в диалектах — буйный, своенравный). Таким образом, Самотуй — это тот, кто «сам тужит», то есть делает по-своему, не слушая советов, или же своевольный, независимый человек.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ев присоединяется к основе на -й (Самотуй → Самотуев). Это отчество второго порядка — «сын Самотуя». Подобные фамилии часто встречались в северных и центральных губерниях России, где прозвища с корнем «сам» были особенно распространены: Самодуров, Самосудов, Самохвалов.

Спорных версий немного. Иногда Самотуева связывают с тюркским «самат» (крепкий, могучий) или с греческим «Самотей» (сложносоставное имя), но это натяжки: фамилия явно славянская, и прозвищная основа «сам-» в ней прозрачна. В ономастических справочниках, например у Б. Унбегауна, подобные модели описаны как типичные для прозвищ, отражающих характер.

Носители фамилии Самотуев исторически — крестьяне или посадские люди, реже однодворцы. В переписных книгах XVII–XVIII веков следов почти не осталось, но в XIX веке фамилия фиксируется в Вятской и Пермской губерниях — регионах, где сохранялись архаичные говоры. Сегодня Самотуевы встречаются редко, в основном на Урале и в Сибири, что подтверждает миграцию из северных областей.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Самотягин, Самосудов) показывает, что прозвище Самотуй могло быть не только насмешливым («упрямый самодур»), но и уважительным — «самостоятельный хозяин». Точное значение зависело от контекста, в котором прозвище дали предку.