Фамилия Самуил — редкий случай, когда фамилия и личное имя звучат одинаково. В русской традиции фамилии на -ов/-ев, -ин или -ский обычно образуются от имени: Самуилов, Самуиловин, Самуильский. А вот форма Самуил без суффикса — это либо поздняя канцелярская запись, когда имя записали как фамилию по недосмотру писаря, либо, что вероятнее, фамилия семинарского происхождения. В духовных училищах и семинариях в XIX веке ученикам нередко давали фамилии по именам библейских персонажей, и Самуил — ветхозаветный пророк и судья Израиля. В таком случае фамилию просто оставили в исходной форме, без типичных русских суффиксов, что как раз характерно для искусственных семинарских фамилий.

Основа фамилии — древнееврейское имя Шмуэль (שְׁמוּאֵל), которое переводят как «услышанный Богом» или «имя Божье». В русский язык имя попало через греческое посредство (Σαμουήλ) и церковнославянские тексты. В народной среде имя Самуил встречалось редко, чаще у старообрядцев или в среде духовенства, поэтому и фамилия осталась малораспространённой.

С точки зрения словообразования, фамилия Самуил стоит особняком. Она не вписывается в привычную модель «имя + суффикс», а значит, её носители, скорее всего, происходят из семей, где фамилию давали по имени отца или деда не в качестве отчества, а как прозвище, либо из духовного сословия. Второй вариант подтверждается тем, что в метрических книгах XIX века фамилия Самуил встречается у священников и псаломщиков, особенно на юге России и в Сибири, куда ссылали семинаристов.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским губерниям, а также к Поволжью. Встречается она и у еврейских семей, где её могли русифицировать из идишского варианта Шмуэл или Шмил, но в этом случае чаще писали Шмуилов или Самуилович. Форма Самуил без суффикса почти наверняка указывает на русское или украинское происхождение, связанное с церковной средой.

Среди однокоренных фамилий — Самуилов, Самуиловин, Самуильский, а также более редкие Самуйлов и Самуйленко. Все они восходят к тому же имени, но Самуил — самая краткая и архаичная форма, сохранившая библейское звучание без бытовой обработки.