Село Самуилово се намира в полупланински район, в северното подножие на планина Беласица (в Подгорието). Отстои на около 12 километра западно от общинския център Петрич. Съседни села са Коларово и Камена. Климатът е преходносредиземноморски с летен минимум и зимен максимум на валежите (средна годишна валежна сума около 720 мм). Северно край землището на селото тече река Струмешница. Почвите са предимно делувиално-ливадни и песъчливи. Населението нараства от естествен прираст. Самуилово е един от удобните изходни пунктове за планинския първенец на Беласица – връх Радомир и високите части на планината. От селото до местността и хижа Лопово води 14 километров макадамов път.
Село Самуилово има богата древна история. В местността Герковец са открити останки от антично селище от римската епоха. В местността Кюмлуко се намират останки от средновековно поселение.
За първи път селото се споменава в османски регистър от 1570 година, под името Демидово. В същата година в него живеят 39 християнски домакинства и 4 мюсюлмански. Според друг регистър от 1664 – 1665 година в селото живеят едва 7 християнски домакинства.
Вероятно към началото на 30-те години на XIX век българското население е прогонено и на негово място се заселват турски семейства емигрирали от Сърбия и Гърция. В „Етнография на вилаетите Адрианопол, Монастир и Салоника“, издадена в Константинопол в 1878 година и отразяваща статистиката на мъжкото население от 1873 година, Димидово (Dimidovo) е посочено като село със 70 домакинства със 144 жители мюсюлмани.[4] Към края на XIX век според статистиката на Васил Кънчов („Македония. Етнография и статистика“) Демидово има 350 жители, всички турци.[5]
След Балканските войни от 1912 – 1913 година селото е присъединено към България. Турското му население се изселва и на негово се заселват българи-бежанци от Егейска Македония (предимно от селата Горни Порой, Долни Порой и Липош, Демирхисарско и град Кукуш), Струмишко и планинци от Огражден планина. По времето на Първата световна война в землището на селото квартирува Шеста пехотна бдинска дивизия, която през 1916 година изгражда възпоменателна чешма-паметник, известна днес под името Белата чешма.
В землището на селото в планина Беласица се намира проходът Демир капия, където на 19 октомври 1925 година започва известният в историята Петрички инцидент.
