Основные научные работы связаны с технологией обработки металлов давлением, разработкой твёрдых сплавов, созданием специальных материалов и изделий из них для использования в ядерном оружии и ядерных реакторах. В 1947 году Андрей Григорьевич защитил кандидатскую диссертацию. До декабря 1948 года занимался исследованием технологических свойств «спецметалла» и разработкой технологических процессов изготовления из него изделий методом давления.
В декабре 1948 года был откомандирован в составе бригады на завод «В» Комбината № 817 (химического комбината «Маяк»). На заводе А. Г. Самойлов руководил группой специалистов по обработке металлов давлением. Под его руководством и при непосредственном участии был разработан технологический процесс для «специзделий» и изготовлены первые — из «спецметалла» (металлического плутония), которые были взорваны при испытании ядерной бомбы 29 августа 1949 года.
После завершения этих работ за руководство и непосредственное участие в успешном выполнении Правительственного задания А. Г. Самойлов в 1949 году был награждён Орденом Ленина, Сталинской премией и премией Совета Министров СССР.
По возвращении во ВНИИНМ, А. Г. Самойлов продолжал заниматься научно-исследовательской работой, а в процессе расширения тематики института, что подразумевало переход к направлениям мирного использования ядерной энергии и создание национальных конверсионных наукоемких программ, опыт учёного в формировании высоких технологий ядерной энергетики нашёл применение и в разработках для соответствующих новым задачам различных отраслей промышленности.
Труды по металлургии, материаловедению, в том числе — по технологии материалов для ядерных реакторов (твёрдых сплавов на основе карбидов вольфрама и титана).
Самойлов А. В., Никулин В. К. Метод экранированных двухатомных орбиталей для квазимолекулярных процессов столкновений. Взаимодействие термов в квазимолекуле He22+. Ленинград: ЛИЯФ, 1981
Самойлов А. Г., Каштанов А. И., Волков В. С. Дисперсионные твэлы. В 2-х т. Москва: Энергоатомиздат, 1982
Самойлов А. Г., Волков В. С., Солонин М. И. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. Учебник для вузов по специальностям «Физика металлов», «Ядерные реакторы и энергетические установки». Москва: Энергоатомиздат, 1996
Самойлов А. Г. Летопись МОЕЙ жизни, жизнь инженера атомщика Андрея Самойлова, рассказанная им самим, мемуары, Москва: ВНИИНМ, 1999
