Родился в Свердловске, затем родители переехали в Асбест. Учился с семи лет в музыкальной школе. Имеет высшее образование — закончил радиотехнический факультет УГТУ-УПИ по специальности «Конструирование и производство радиоаппаратуры». С 1983 года был бойцом ССО «Импульс». В 1985 году на базе радиотехнического факультета Уральского политехнического института был основан музыкальный коллектив под названием ВИА «РТФ УПИ». С 1983 по 1986 — лауреат фестивалей самодеятельной песни. Участник команды КВН-86. В 1987 году, по окончании университета, ему была присвоена квалификация инженера конструктора-технолога радиоаппаратуры.
Является одним из основателей рок-группы «Агата Кристи».
В 1992 году участвовал в записи альбома Насти Полевой «Невеста» в качестве звукорежиссёра, гитариста и клавишника. В 1994 — «Танец на цыпочках».
В 1994 году участвовал в записи альбома «Титаник» группы «Наутилус Помпилиус», а также вышедшего в 1997 году альбома «Атлантида».
Имел отношение к продюсированию групп «Чичерина», «Смысловые галлюцинации» и другие. В 2000 году участвовал в записи и являлся продюсером альбома «Сны» Юли Чичериной. В 2003 году записал песню «Невидим» для трибьюта группы «Пикник». В 2004 году вышел совместный альбом с группой «Пикник» — «Тень Вампира». Участвовал в фестивале Нашествие в составе Наутилуса Помпилиуса.
В 2005 году участвовал в записи альбома «Ночь нежна» группы «Топ».
В 2006 году создал и возглавил благотворительный проект «Герой нашего времени», целью которого является помощь молодым и начинающим музыкантам. С 2007 года — член Общественной палаты РФ. Являлся композитором фильма Алексея Балабанова «Мне не больно».
Член Авторского совета Российского авторского общества.
С 2008 года член Общественной палаты РФ, избран от общероссийских общественных объединений. В рамках работы в Общественной палате занимается борьбой с пиратством, которое считает воровством.
От первого брака есть дочь Яна. Женат повторно.
Чаще всего играет на гитарах Gibson Les Paul Standard и Fender Stratocaster.
В июне 2010 года участвовал совместно с Машей Макаровой в концерте-съёмке «Песни для Аллы». Для трибьюта была выбрана песня Игоря Николаева «Расскажите, птицы». Изначально планировалось её спеть с Юлей Чичериной.
С 21 июля по 26 ноября вёл еженедельную радиопрограмму «Роклаб на Нашем».
В ноябре[уточнить] Вадим Самойлов принял участие в фотопроекте «Мужчины» в поддержку детей с заболеванием ДЦП, организованного фондом «Зона Надежды» при поддержке Гоши Куценко.
11 октября 2010 года Вадим Самойлов, совместно с другими рок-музыкантами, принял участие во встрече с Президентом Российской Федерации Д. А. Медведевым. Во время встречи В. Самойлов помог Андрею Макаревичу спеть песню Машины Времени «За тех, кто в море». Вадим Самойлов явился также одним из организаторов встречи. Вадим Самойлов не пригласил на встречу лидера группы «ДДТ» Юрия Шевчука, объяснив это тем, что Юрий занимает «достаточно подростковую, нонконформистскую позицию, а на подобных встречах все-таки нужно стремиться к диалогу».
2 февраля 2012 года выступал в качестве гостя на концерте, посвященном 30-ти летию группы Пикник в Екатеринбурге.
6 февраля 2012 года был официально зарегистрирован как доверенное лицо кандидата в Президенты РФ и действующего премьер-министра Владимира Путина.
В марте 2011 года Вадим Самойлов подал в суд на музыкального критика Артемия Троицкого с требованием компенсировать моральный ущерб в размере одного миллиона рублей. Поводом для иска, стала фраза, высказанная Артемием Троицким в фильме телеканала РЕН ТВ «Ноты протеста»:
Этими словами Троицкий, в частности, подразумевал, что Вадим Самойлов помог Владиславу Суркову записать диск «Полуострова», в котором положил стихи чиновника на музыку. На момент подачи иска Вадим Самойлов входил в Общественную палату РФ и, по утверждению средств массовой информации, находился в дружеских отношениях с Владиславом Сурковым. 4 мая 2011 года Мировой суд Хамовнического района Москвы приступил к предварительным слушаниям дела, возбуждённого по статье 139 УК РФ (оскорбление). По мнению Артемия Троицкого данный иск был частью организованной против него российской властью кампании:
Точку зрения экс-солиста группы «Агата Кристи» поддержали некоторые его коллеги. В частности, лидер группы «Пикник», Эдмунд Шклярский. Точку зрения журналиста поддержали некоторые музыканты. В частности, Василий Шумов принял решение организовать бесплатный концерт в Центральном доме художника в поддержку Артемия Троицкого, в котором планировали принять участие Юрий Шевчук, Олег Нестеров, Вася Обломов, группы «Центр», «Барто», «отЗвуки Му» и другие. Однако, 31 мая 2011 года директор ЦДХ Василий Бычков (также член Общественной палаты РФ) неожиданно принял решение отказать музыкантам в предоставлении площадки для концерта. По словам организатора, Троицкого и музыкантов причиной отказа стало оказывавшееся на Шумова давление властей. 15.11.2011 Гагаринский суд Москвы отклонил иск музыканта к Троицкому. 09.12.2011 Мировой суд Черемушкинского района Москвы принял решение о возобновлении рассмотрения иска музыканта Вадима Самойлова к музыкальному критику Артемию Троицкому.
Совместно с Владиславом Сурковым.
Совместно с Владиславом Сурковым.