Фамилия Самуилов — классический пример русской патронимической фамилии, образованной от полной формы крестильного имени. В основе лежит имя Самуил (древнееврейское «Шемуэль» — «услышанный Богом»). Суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Самуила». Такая модель была нормой для непривилегированных сословий в центральной России, особенно после отмены местничества, когда фамилии стали массово фиксироваться у крестьян и мещан.

Интересно, что фамилия Самуилов встречается реже, чем, например, Самуйлов или Самойлов. Причина — в церковном произношении имени. В быту имя Самуил часто редуцировалось до Самойло (отсюда Самойловы). Форма Самуилов, скорее всего, закрепилась в среде, где было сильно влияние книжной традиции — у духовенства или грамотных горожан. Священники и дьячки при записи фамилий нередко сохраняли полную каноническую форму имени, в отличие от крестьян, которые переделывали её на свой лад.

Географически фамилия тяготеет к северо-западным и центральным губерниям, где была высока концентрация церковнослужителей. В XIX веке Самуиловых можно встретить в Новгородской, Тверской и Ярославской губерниях, а также в среде старообрядцев, которые тоже держались за книжную форму. В южных и восточных регионах преобладали производные с суффиксами -енко или -ук (Самуиленко, Самуилюк), что выдает украинское или белорусское происхождение.

С точки зрения словообразования, фамилия прозрачна, но не банальна. Она избежала народной переделки, что делает её своеобразным маркером: предки носителя, вероятно, были людьми «писанными» — либо церковными, либо из тех, кто умел читать и ценил точность записи. Фамилия не несет прозвищного или ремесленного значения, она чисто родовая, от отца к сыну, и сохранила память о конкретном человеке с библейским именем.