В феврале 1918 года генерал-майор А.
В сентябре — ноябре 1918 года был начальником штаба 6-й армии, развернутой на базе отрядов этого участка завесы, затем до апреля 1920 года командовал этой армией, действовавшей в составе Северного фронта.
Войска под его командованием провели Шенкурскую операцию, вели бои по освобождению железнодорожной линии Вологда — Архангельск, а после вывода английских войск провели операции по овладению городами Архангельск и Онега.
В мае 1919 года генерал-майор Самойло командовал Восточным фронтом, войска которого в этот период провели Бугурусланскую и Белебейскую операции.
С апреля 1920 года Самойло был прикомандирован к Полевому штабу РВСР и являлся членом комиссий по мирным переговорам с Финляндией и Турцией.
С июня 1920 года и до упразднения Всероглавштаба в феврале 1921 года генерал-майор Самойло руководил деятельностью штаба, в ведении которого находились мобилизационные вопросы, совершенствование боевой и оперативной подготовки, а также обобщение боевого опыта. Затем Самойло был назначен 3-м помощником начальника Штаба РККА.
Участвовал в мирных переговорах с Финляндией в апреле 1920 года и с Турцией в марте 1921 года.
На основании приказа Реввоенсовета республики № 2262 от 10 октября 1921 года для руководства в войсках охотничьим спортом и рыболовством была создана Центральная комиссия охоты и рыболовства при Главном штабе РККА (ЦКОР), а в округах (фронтах) — окружные (фронтовые) комиссии. Первым председателем ЦКОР стал А. А. Самойло.
С июля 1922 года он — начальник Московского окружного управления военных учебных заведений, а с 1923 года — инспектор Главного управления военных учебных заведений РККА. С 1926 года преподавал в Московском университете, а затем в Московском гидрометеорологическом институте.
19 апреля 1936 года Александру Самойло было присвоено воинское звание комбриг, а в 1940 году он был назначен заместителем начальника оперативного отдела Главного управления ВВС и произведён в генерал-лейтенанты авиации (4.06.1940).
С 1941 года Самойло вновь на военно-педагогической работе: преподаватель кафедры общей тактики в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского, а с 1943 года — начальник кафедры военной администрации в той же академии, профессор.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 ноября 1942 года Александр Самойло был награждён орденом Ленина «за 50-летнюю непрерывную военную службу на командных должностях».
В 1944 году вступил в ВКП(б), одним из последних офицеров-генштабистов старой армии.
С 1948 года в отставке.
В конце жизни оглох на оба уха. Воспоминания «Две жизни», изданные в 1958 году, печатала на машинке его жена Анна Сергеевна Самойло (урожденная Майкова; 1888—1968). Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
1-й брак: Надежда Ивановна Самойло (урожд. Соколова; 1873—1917)
Старшая дочь, Нина Александровна Грановская (1904—1934), в 1926 году попала под поезд, лишилась ног. Работала в институте физики, была замужем за физиком В. Л. Грановским.
Их дочь Ольга, внучка А. А. Самойло, погибла в давке во время похорон И. В. Сталина.
Младшая дочь, Кира Александровна (1909—2007), работала в редакции газеты «Вечерняя Москва». Заслуженный работник культуры РСФСР (1973).
Внучка (дочь Киры) — Татьяна Григорьевна Битюрина (г. р.1940), кандидат химических наук, заместитель директора АО «ВНИИ полиграфии».
Ее муж — Валентин Анатольевич Битюрин, доктор физико-математических наук, профессор. Правнучки А.А.Самойло:
Анна Валентиновна (года. рождения 1968) и Ольга Валентиновна (года рождения.1973).
2-й брак: