В 1968 во время гастролей театра в Москве произвел сенсацию в роли Ричарда III в спектакле по Шекспиру и был приглашен сразу в несколько трупп Москвы и Ленинграда. С 1968 и до последних дней Самойлов работал в Москве – до 1992 в Театре им. Вл. Маяковского, в 1992–1999 в Театре им. Н.В.Гоголя.

С 1959 снимался в кино (первый фильм – Неоплаченный долг). За время работы в Театре им. Вл.Маяковского сыграл серьезные, значительные роли, привлекшие внимание критики и зрителей: Великатов (Таланты и поклонники А.Н.Островского), Коперник (Конец книги шестой Я.Брошкевича), Добротин (Мария А.Салынского), Федор Харитонов (Закон зимовки Б.Горбатова), Мартин Гроу (Три минуты Мартина Гроу Г.Боровика), Журавлев (Неопубликованный репортаж Р.Ибрагимбекова), Анит (Беседы с Сократом Э.Радзинского), Горчаков (Проводы И.Дворецкого), Корзухин (Бег М.А.Булгакова),Тудор Мокану (Праздник души И.Друцэ), Веллер Мартин (Игра в джин Д.Кобурна), Табунов (Смотрите, кто пришел! Вл. Арро), Он (Старомодная комедия А.Н.Арбузова), Ермолаев (Летят перелетные птицы А.Галина) и многие другие.

Принципиально важной вехой не только в творческом пути артиста, но в освоении новой темы отечественным театром стала роль писателя Табунова в пьесе драматурга «новой волны» Вл.Арро Смотрите, кто пришел! (1982, реж. Б.Морозов). Самойлов сыграл русского интеллигента, понимающего, но в то же время совершенно не желающего понимать, что пришло новое время, до неузнаваемости изменившее человеческие взаимоотношения, нравственные критерии, идеалы. Артист сыграл тему трагического несовпадения человека с временем: Табунов вынужден уйти из жизни, потому что перестал понимать ее в тот самый момент, когда сама жизнь перестала принимать и держать его. За годы работы в Театре им. Н.В.Гоголя Самойлов сыграл в спектаклях Вернись, малютка Шеба, Долгий день уходит в ночь и Иванов. Каждая из ролей становилась значительным событием в театральной жизни столицы. Самойлов скончался, репетируя роль, о которой мечтал на протяжении последнего десятилетия, – короля Лира в трагедии Шекспира.

В кино Самойлов создал крупные, значительные образы Шаумяна (Двадцать шесть бакинских комиссаров, 1966), Подвойского (Шестое июля, 1968), Савинкова (Крах, 1969), Наримана Нариманова (Звезды не гаснут, 1971), Батарцева (Премия, 1974, Гос. премия СССР, 1976), Анисимова (Любовь земная,1975 и Судьба, 1978), Афанасия Устюжанина (Сибириада, 1979), Шадурова (Особо важное задание, 1981).

    Умер Самойлов в Москве 8 сентября 1999.