Он появился на свет 15 марта 1924 года в Одессе. Отец будущего актёра служил механиком на судне дальнего плавания, мама занималась хозяйством. Дом на улице Уютной, где прошли детские годы Владимира Самойлова, сохранился и по сей день. Однажды школьнику доверили роль Арбенина в «Маскараде», однако дебют на сцене его совсем не заинтересовал. Володю больше привлекали точные науки, он мечтал поступить в серьёзный вуз и связать жизнь с физикой или математикой.
Все планы разрушила война. Когда немцы заняли Одессу, Самойлову было 17 лет. После освобождения города парень сразу пошёл в военкомат и попросил отправить его на фронт. Однако вместо того, чтобы поддержать рвение добровольца, ему устроили допрос в пристрастием: «Почему остался на оккупированной территории? Наверняка помогал фашистам?» Юного Владимира такие вопросы привели в бешенство, и он с кулаками накинулся на командира. Так и оказался в штрафбате.
Сначала он был автоматчиком, затем стал миномётчиком, а после —артиллеристом. Уже в конце войны в битве за Бреслау рядовой Самойлов получил осколочное ранение в ногу и был контужен. Осколок удалили в полевом госпитале, но рана никак не заживала. Позже началось воспаление — врачи прогнозировали гангрену и ампутацию ноги. В отчаянии Владимир на костылях добрался до речки и опустил конечность в прорубь. Стоя в ледяной воде, он молился о том, чтобы нога отморозилась, прежде чем дойдёт до гангрены. Когда на следующее утро врачи сняли бинты, то произошло настоящее чудо — воспаление значительно уменьшилось. Ногу удалось сохранить, но память о страшном ранении осталась навсегда — Владимир Самойлов хромал до конца дней. О войне он вспоминать не любил, на расспросы отвечал, что подвигов не совершал, но и спину фашистам не показывал.
День Победы Самойлов отмечал в родной Одессе, а уже спустя пару месяцев встретил здесь и любовь всей своей жизни. Студентка местного театрального училища Надежда Ляшенко не знала отбоя от поклонников, но Владимир оказался самым настойчивым. Тогда девушка поставила условие: «Если хочешь быть со мной, поступай в театральный!» Уже на следующий день влюблённый парень начал разучивать стихи для вступительного испытания, а вскоре оказался в числе студентов, причём приняли его сразу на второй курс. Впрочем о своих способностях Самойлов отзывался скромно, был уверен, что его зачислили только из-за нехватки актёров-мужчин. Влюблённые решили пожениться, однако денег на пышную церемонию не было. Тогда отец невесты продал кованые ворота, которыми очень гордился, лишь бы дочь вышла замуж по всем правилам.
Ещё студентами Надежда и Владимир начали выходить на сцену Одесского театра Советской армии, а после выпуска пополнили труппу Одесского русского драматического театра. Причём карьера жены складывалась куда успешнее — она играла главные роли, в то время как Самойлов оставался в тени. Когда Надежду пригласили в Кемеровский областной театр драмы, мужа взяли в качестве дополнения. Здесь на свет появился их единственный сын Александр, который впоследствии продолжил актёрскую династию. В это время мог состояться и дебют Владимира Самойлова на экране. Режиссёр Фридрих Эрмлер пригласил его на главную роль парализованного конструктора в «Неоконченной повести», однако не пробах в Ленинграде Самойлов так разнервничался, что все три дубля у него продолжался нервный тик. В результате актёра поблагодарили и следующим рейсом отправили домой, а роль досталась Сергею Бондарчуку.
В Кемерово супруги задержались на семь лет, а затем перешли в труппу Горьковского драматического театра. Именно на этой сцене талант Владимира Самойлова раскрылся в полной мере, режиссёры ставили под него спектакли, а публика моментально раскупала билеты «на Самойлова». Актёр блестяще смотрелся в образе английского короля Ричарда III в одноимённой постановке, мастерски перевоплощался в Сатина в горьковской пьесе «На дне». А в главных женских ролях неизменно блистала его жена Надежда Ляшенко.
Слухи о талантливом актёре добрались и до кинорежиссёров. Сначала Самойлова пригласили на роль председателя колхоза в мелодраме «Неоплаченный долг». А когда Геннадий Казанский предложил ему главную роль профессора Северцева в картине «И снова утро», Самойлов долго не мог поверить своему счастью. Оказалось, что режиссёр запомнил актёра ещё по пробам в «Неоконченную повесть» — он тогда присутствовал на площадке и проникся тёплыми чувствами к начинающему актёру, не испорченному кинематографом.
После этого карьера Владимира Самойлова в кино стремительно пошла в гору. В нём разглядели главного героя из народа — актёр сыграл секретаря обкома в одноимённом фильме, полковника в мелодраме «Верьте мне, люди», начальника строительства в социальной драме «На завтрашней улице». Невероятная популярность обрушилась на Владимира Самойлова после выхода на экраны комедии «Свадьба в Малиновке», где актёр сыграл красного командира Назара Думу. Во время съёмок он жил в настоящей мазанке по соседству с Алексеем Смирновым и Михаилом Водяным, а завершение каждого съёмочного дня актёры отмечали громким застольем — чтобы спасти картину, режиссёру даже пришлось вызывать на площадку жену и сына Владимира Самойлова.
Актёр оказался на пике популярности, так что за него боролись сразу несколько московских театров. В результате он принял предложение от Театра Маяковского. В эту труппу его готовы были принять ещё семнадцать лет назад, когда по дороге из Одессы в Кемерово актёр заехал на прослушивание к главному режиссёру. Тогда Самойлову предложили место в труппе, но без проживания. Снимать квартиру в столице ему было не по карману, так что вместе с женой они всё же отправились в Кемерово, где им готовы были выделить жильё. Когда спустя много лет Самойлов наконец пополнил труппу Театра Маяковского, ему предоставили шикарную трёхкомнатную квартиру на Смоленской площади.
Вместе с ним в столицу уехала и супруга, пожертвовав яркими ролями и любовью зрителей. В Москве карьера Надежды Ляшенко постепенно угасла, но актриса ни о чём не жалела — для неё семья всегда была на первом месте. Владимир Самойлов напротив с каждой новой ролью увековечивал своё имя в рядах великих актёров. За роль Добротина в спектакле «Мария» актёр был отмечен первой Государственной премией, а затем удостаивался почётной награды ещё дважды — за работу в фильмах «Премия» и «Отцы и дети».
Пока родители были заняты на работе, их единственный сын Александр часто был предоставлен сам себе. В детстве худого парня в очках постоянно задирали, а в подростковом возрасте он решил дать всем отпор и превратился в настоящего бунтаря. Саша слушал зарубежный рок, носил клёши и длинные волосы, прогуливал уроки и ввязывался в драки, так что в результате оказался в школе для трудных подростков. А однажды им домой позвонили и сообщили, что юноша выпал из окна и разбился. У телефона была мать Надежда Ляшенко, для которой в тот момент рухнул весь мир. К счастью, сын выжил и отделался несколькими переломами, но, по слухам, именно тот случай подорвал здоровье актрисы. В начале 90-х Надежде Ляшенко диагностировали злокачественную опухоль мозга. Операция закончилась успешно, но врачи сразу предупредили Владимира Самойлова, что болезнь будет прогрессировать, жена постепенно потеряет память и способность трезво мыслить, так что его ждёт очень непростой конец жизни.
Когда о проблемах актрисы со здоровьем узнали в Театре Маяковского, руководство подписало указ о выводе актрисы из труппы и отправило её на пенсию. Владимир Самойлов посчитал такой шаг предательством, разругался с начальством и в знак солидарности с женой написал заявление по собственному желанию. Этой сцене актёр отдал 25 лет жизни и, оставшись не у дел, так переживал, что за несколько дней резко постарел. Чтобы развеяться, Самойлов решил съездить в Одессу. В родном городе его узнавали на улицах, приглашали в гости, но самого актёра не покидало ощущение собственной ненужности. В отчаянии он едва не решился на роковой шаг. Самойлов отправился на пляж, где купался в детстве, и начал погружаться в воду. В голове была только одна мысль: «Буду идти, пока море меня не заберёт». В последний момент актёр вспомнил о семье и решил, что не может бросить их на произвол судьбы. Он вернулся в Москву, а о случае в Одессе потом рассказал сыну.
Спасением для Владимира Самойлова оказалось приглашение в труппу Театра имени Гоголя. Режиссёр Сергей Яшин предложил актёру интересную роль Тайрона в драме «Долгий день уходит в ночь». С этим спектаклем Самойлов даже ездил на гастроли в США. За океаном ему предлагали должность преподавателя актёрского мастерства, хорошую зарплату и большой дом, но актёр отказался со словами: «Какая тут жизнь? Дети не плачут, цветы не пахнут, еда безвкусная!» И вернулся домой.
В конце 90-х Владимиру Самойлову предложили роль короля Лира, о которой он давно мечтал. Актёр пропадал в театре, доводя образ до совершенства и не обращая внимания на собственное самочувствие. Во время одной из репетиций у 75-летнего Владимира Самойлова случился сердечный приступ, и врачи не успели его спасти. Вдова Надежда Ляшенко без мужа прожила всего два месяца. Похоронили супругов на Ваганьковском кладбище. Мелодрама «Репете», в которой Владимир Самойлов сыграл свою последнюю роль, вышла на экраны уже после смерти актёра.
После трудного детства единственный наследник пары Александр Самойлов взялся за ум и решил продолжить семейное дело. Он окончил ГИТИС, снимался в кино, служил сначала в Театре Маяковского, а потом сменил ещё несколько столичных театров, пока не обосновался в труппе МХАТа имени Горького. 68-летний Александр Самойловов скончался в 2020-м году и был похоронен рядом с родителями. Единственный сын был трижды женат и порадовал родителей пятью внуками — все они появились на свет ещё при жизни знаменитых дедушки и бабушки. Александр, Светлана, Владимир и Аркадий Самойловы продолжили творческую династию и стали актёрами, а Константин посвятил жизнь акробатическому рок-н-роллу.