Фамилия Самойченко образована по одной из самых распространённых в Украине моделей — с суффиксом -енко. Этот суффикс, изначально означавший «маленький» или «сын такого-то», закрепился в украинской антропонимии как основной способ передачи родства. В основе фамилии лежит крестильное имя Самуил (древнееврейское «услышанный Богом»), которое в русской и украинской народной традиции приобрело форму Самойло. Соответственно, Самойченко — это буквально «потомок Самойла».

Интересно, что форма Самойченко, а не Самойленко или Самойлюк, указывает на определённый регион. Суффикс -енко наиболее типичен для центральных и восточных областей Украины (Полтавщина, Черкасчина, Слобожанщина), тогда как на западе чаще встречались варианты с -ук/-юк. Таким образом, носители фамилии с высокой долей вероятности происходят из Поднепровья или Левобережья.

В отличие от фамилий, образованных от прозвищ или профессий, Самойченко — патроним, то есть название по отцу. Предок, первым получивший это родовое имя, скорее всего, был сыном человека по имени Самойло. Само имя Самойло в XVII–XVIII веках было весьма распространено среди казацкой старшины и мещан, поэтому фамилия не указывает на какое‑то конкретное сословие — её могли носить и казаки, и крестьяне, и духовенство.

Иногда фамилию ошибочно связывают с прилагательным «самый» или словом «сам», но это народная этимология. Никакого отношения к сравнительной степени прилагательных основа не имеет — это чисто звуковое совпадение. В документах XVIII–XIX веков фамилия могла писаться через «а» (Самойченко) или изредка через «о» (Сомойченко), но второй вариант не прижился из-за неблагозвучия.