Родился 1 июля 1920 года в Москве, в семье врача.
В 1938-1941 годах учился в ИФЛИ.
В 1941 году добровольцем ушёл на фронт, был рядовым бойцом, разведчиком, получил тяжёлое ранение.
Печататься начал с 1941 года; вернувшись с фронта, много переводил (с польского, чешского, венгерского и других языков). В 60-х годах. поселился в писательском кооперативном доме (Красноармейская улица, 21), затем жил на Пролетарском проспекте, 77, в Астраханском переулке, 5. Среди московских друзей и знакомых Самойлова были Б.А. Слуцкий, Л.З. Копелев, К.И. Чуковский, многие другие литераторы военного поколения. Самойлов — автор многочисл. сборников стихов («Ближние страны», «Второй перевал», «Дни», «Равноденствие», «Волна и камень», «Весть» и др.).
Многие его стихи посвящены сверстникам-поэтам, погибшим на фронте («Сороковые, роковые...» и другие). Самойлов проявил себя поэтом классически ясного стиля, проникновенным лириком и философом (которому при этом никогда не изменяло тончайшее чувство юмора — поэмы «Струфиан», «Канделябры» и др.). Часто обращался к историческим сюжетам (драматические сцены «Сухое пламя» — о суде над А.Д. Меншиковым, «Стихи о царе Иване»), к теме столицы (стихи о детстве, поэма «Снегопад», воспоминания). Последние годы жизни Самойлова прошли в основном в городе Пярну (Эстония).
Ушёл из жизни 23 февраля 1990 года в Пярну.
роли в кино
1976 Ключ без права передачи :: декламатор стихов
у Пушкинского дома на Мойке, в день 139-тилетия со дня смерти поэта
озвучивание
1986 Миф
читает стихи
1970 Поэзия - моя держава (документальный)
1967 Сквозь время (документальный)
участие в фильмах
1980 Болдинское притяжение (документальный)
1967 Сквозь время (документальный)
Сценарист
1985 Про кота...
1984 Слоненок пошел учиться (анимационный)