Сын поручика, из дворян Екатеринославской губернии. Окончил Владимирскую Киевскую военную гимназию. 19.8.1875 поступил в Николаевское кавалерийское училище. 10.6.1877 окончил училище по 1-му разряду и произведен в корнеты с назначением в 12-й гусарский Ахтырский полк. Участник русско-турецкой войны 1877–1878 гг. 16.3.1880 произведен в поручики. 25.3.1884 произведен в штабс-ротмистры. В 1884 г. окончил Николаевскую академию Генерального штаба по 1-му разряду, причислен к Генеральному штабу и назначен на службу в Кавказский военный округ. 8.11.1884 переведен в Генеральный штаб штабс-капитаном с назначением старшим адъютантом штаба 20-й пехотной дивизии. 29.3.1885 произведен в капитаны. 10.7.1885 назначен старшим адъютантом штаба Кавказской гренадерской дивизии. С 12.12.1887 по 31.12.1888 прикомандирован к 24-му драгунскому Лубенскому полку для цензового командования эскадроном. 4.2.1889 назначен и. д. столоначальника Главного управления казачьих войск. 11.3.1890 назначен и. д. штаб-офицера для поручений при штабе Варшавского военного округа. 1.4.1890 произведен в подполковники с утверждением в должности. 1.2.1893 назначен штаб-офицером для особых поручений при командующем войсками Варшавского военного округа. С 19.5.1893 по 7.12.1893 прикомандирован к 21-му драгунскому Белорусскому полку для ознакомления с общими требованиями управления и ведения хозяйства. 17.4.1894 произведен в полковники. 25.7.1896 назначен начальником Елисаветградского кавалерийского юнкерского училища. 14.4.1902 произведен в генерал-майоры. Участник русско-японской войны 1904–1905 гг. 15.3.1904 назначен начальником Уссурийской конной бригады. 2.9.1904 назначен командующим Сибирской казачьей дивизий. 31.3.1905 произведен в генерал-лейтенанты (со старшинством с 17.5.1904) с утверждением начальником дивизии. 24.9.1905 назначен начальником штаба Варшавского военного округа. 3.4.1907 назначен войсковым наказным атаманом Войска Донского. 17.3.1909 назначен Туркестанским генерал-губернатором, командующим войсками Туркестанского военного округа и войсковым наказным атаманом Семиреченского казачьего войска. Участник Первой мировой войны. 19.7.1914 назначен командующим 2-й армией. Во время Восточно-Прусской операции 2-я армия потерпела поражение и частично была окружена. Погиб при выходе штаба армии из окружения (по общепринятой версии застрелился). 23.8.1914 исключен из списков убитым в бою с неприятелем. Был погребен германцами близ г. Гросс-Пивниц. В 1915 г. вдова генерала Е.А. Самсонова, приехавшая в Германию в качестве представителя Международного общества Красного Креста, эксгумировала останки, которые были перевезены в Россию и погребены в семейном склепе Самсоновых около церкви Свв. Иоакима и Анны в с. Якимовка Елисаветградского уезда Херсонской губернии.

Жена: Екатерина Александровна (урожденная Писарева). Дети: Владимир, Вера.