Фамилия Самтырова — женская форма, а её основа мужская — Самтыров. Сразу бросается в глаза суффикс -ов, самый распространённый в русских фамилиях. Он указывает на принадлежность: Самтыров — сын Самтыра. А вот с самим прозвищем или именем Самтыр всё сложнее.

В русском языке нет очевидного слова «самтыр». Это заставляет задуматься о заимствовании или диалектной основе. Самая правдоподобная версия — тюркские корни. В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) есть слово «самтыр» или близкие по звучанию варианты, которые могут означать «крепкий», «плотный», «сбитый», «коренастый». Прозвище Самтыр могли дать человеку невысокого, но плотного телосложения, с сильной фигурой. Такая характеристика была практичной и наглядной в крестьянской среде.

Менее вероятна, но возможна связь с кавказскими языками, где корень «сам» может относиться к числительному «три» в некоторых наречиях, а «тыр» означать «место» или «жилище». Но эта гипотеза слабая, так как не даёт ясного прозвища, а скорее напоминает топоним, который мог лечь в основу фамилии. Если предки Самтыровых жили в местности с похожим названием, фамилия могла возникнуть от него.

География фамилии тоже подсказывает направление поиска. Самтыровы встречаются в Поволжье, на Урале и в Сибири — в тех регионах, где исторически было сильное татарское и башкирское влияние, а также шла активная колонизация русскими. Это косвенно подтверждает тюркскую версию. Фамилия редкая, нераспространённая, что говорит о её относительно позднем закреплении в документах или о локальном бытовании.

Таким образом, предок современных носителей фамилии, скорее всего, носил прозвище Самтыр — «крепкий, коренастый человек». Со временем это прозвище закрепилось за его потомками как фамилия, пройдя стандартную для русской ономастики процедуру прибавления суффикса -ов.