Окончив школу, Александр Самойлов принял решение стать актером и отправился в Москву, где поступил в ГИТИС. В 1977 году Самойлов окончил институт. После получения образования Александр Самойлов работал в Театре имени Владимира Маяковского, впоследствии перешел в Московский областной театр драмы. Затем Александр Самойлов стал актером Московского областного театра имени А. Островского. В 1994 году артист перешел в труппу МХАТ им. М. Горького, где играет и в настоящее время.
Критики часто отмечают яркую индивидуальность и запоминающуюся сценическую выразительность актера. В своих ролях артист неизменно раскрывает сложность и многогранность образов. За свою карьеру актер сыграл большое количество различных ролей. В их числе есть и отец Захарий в «Жизни Клима Самгина», и Сергей в «Леди Макбет Мценского уезда», и Берлиоз в постановке «Мастер и Маргарита» по Булгакову, и Тальберг в «Белой Гвардии», и Счастливцев в спектакле «Лес», и Барон («На дне» по М. Горькому), и маршал Ней в пьесе «Наполеон в Кремле». Кроме того Александр Самойлов принял участие в таких постановках, как «Васса Железнова» М. Горького, «Контрольный выстрел» С. Говорухина и Ю. Полякова, «Весь Ваш Антоша Чехонте» А.П. Чехова, «Так и будет» К. Симонова.
В кино Самойлов дебютировал в 1972 году с главной ролью в военном фильме «Зимородок». Впоследствии актер много снимался, на его счету почти полсотни ролей в полнометражных картинах и сериалах. Среди последних на сегодняшний день ролей Александра Самойлова стоит отметить военачальника Семена Буденного в фильме «Тухачевский. Заговор маршала», полковника Громов в картине «Стройбатя» и другие.
Александр Самойлов женат на актрисе Ирине Самойловой. Старший сын Александра, Володя, уже в десятилетнем возрасте дебютировал на экране, снявшись в телесериале «Две судьбы».
