Дебютировала на сцене Александринского театра в 1841 г. Согласно Энциклопедии Брокгауза и Ефрона, «исполняла главные роли в репертуаре классическом, в комедиях Скриба, в модных тогда драматических пословицах, в народных русских драмах и пр., везде проявляя темперамент и прекрасную дикцию». Как сообщает Русский биографический словарь, «грациозная и хрупкая, она увлекала „поэзией слабости“; ее облик подходил к полным нежности героиням Шекспира». Среди поклонников Самойловой, как утверждается, был Аполлон Григорьев.
В 1853 г. вышла замуж за офицера и оставила сцену. Преподавала сценическое искусство (среди её учеников была, в частности, Анненкова-Бернар). Её дочь — выдающаяся актриса Вера Аркадьевна Мичурина-Самойлова.
Евдокия Яковлевна Панаева (дочь артиста Александринского театра Я.Г. Брянского, жена писателя Ивана Ивановича Панаева, по второму мужу Головачева, с 1846 около 15 лет была гражданской женой Н. А. Некрасова) писала в своих мемуарах (А.Панаева. Воспоминания. — М.: «Захаров», 2002. — 448 с. — ISBN 5-8159-0198-9):
