Im April 2011 unterzeichnete der Abwehrspieler schließlich seinen ersten Profivertrag in der Organisation der Pittsburgh Penguins und wurde in den folgenden dreieinhalb Jahren hauptsächlich in deren Farmteams, den Wilkes-Barre/Scranton Penguins in der American Hockey League (AHL) und den Wheeling Nailers in der ECHL, eingesetzt. Im Verlauf der Saison 2013/14 feierte er schließlich sein Debüt in der NHL für die Penguins, als er in fünf Spielen eingesetzt wurde. Dennoch fand er sich in der Saison 2014/15 erneut in der AHL wieder, bevor er im Dezember 2014 im Tausch für Rob Klinkhammer zu den Arizona Coyotes transferiert wurde. Diese ließen ihn aber auch in der AHL bei ihrem Farmteam Portland Pirates verweilen. Erst im weiteren Saisonverlauf kam er zu vier NHL-Einsätzen für die Coyotes. Ebenso viele bestritt er auch in der Saison 2015/16, als er hauptsächlich für die Springfield Falcons in der AHL aktiv war. Da die Coyotes den auslaufenden Vertrag am Saisonende nicht verlängerten, schloss sich Samuelsson Anfang Juli 2016 als Free Agent den Canadiens de Montréal an, die ihn im Verlauf der Vorbereitung an ihr Farmteam St. John’s IceCaps abgaben.
Nach etwa einer halben Saison, die Samuelsson ausschließlich bei den IceCaps in der AHL verbracht hatte, wurde er im Tausch für Keegan Lowe an die Carolina Hurricanes abgegeben. Diese setzen ihn ebenfalls vorläufig in der AHL ein, bei den Charlotte Checkers. Nach der Saison 2017/18 wurde sein auslaufender Vertrag in Carolina nicht verlängert, sodass er im Oktober 2018 einen auf die AHL beschränkten Kontrakt bei den Lehigh Valley Phantoms unterzeichnete. Im Sommer 2019 verließ der Abwehrspieler den nordamerikanischen Kontinent und setzte seine Karriere in Europa fort. Zunächst schloss er sich im August 2019 dem Mountfield HK aus der tschechischen Extraliga an, verließ den Klub jedoch bereits einen Monat später. Er wechselte in die Svenska Hockeyligan (SHL), wo er die Spielzeit bei Leksands IF fortsetzte. Im Juli 2020 wechselte Samuelsson schließlich für zwei Spielzeiten zum Ligakonkurrenten IK Oskarshamn. Zur Spielzeit 2022/23 wurde er für ein Jahr von den Fischtown Pinguins Bremerhaven aus der Deutschen Eishockey Liga (DEL) verpflichtet. Anschließend wechselte er zur Saison 2023/24 innerhalb des deutschen Eishockey-Oberhauses zu den Straubing Tigers.
International
Samuelsson gehörte bei der U18-Junioren-Weltmeisterschaft 2009 zum Aufgebot des US-amerikanischen Teams. Dem Verteidiger gelangen in sieben Turnierspielen drei Torvorbereitungen. Am Turnierende krönten sich die Amerikaner durch einen 5:0-Finalsieg über Russland zum U18-Weltmeister.
(Legende zur Spielerstatistik: Sp oder GP = absolvierte Spiele; T oder G = erzielte Tore; V oder A = erzielte Assists; Pkt oder Pts = erzielte Scorerpunkte; SM oder PIM = erhaltene Strafminuten; +/− = Plus/Minus-Bilanz; PP = erzielte Überzahltore; SH = erzielte Unterzahltore; GW = erzielte Siegtore; 1Play-downs/Relegation; Kursiv: Statistik nicht vollständig)
Familie
Samuelsson ist der Sohn des ehemaligen schwedischen Nationalspielers und mehrfachen Stanley-Cup-Gewinners Ulf Samuelsson, der 1212 Spiele in der National Hockey League bestritt. Seine drei Geschwister sind allesamt dem Eishockeysport verbunden. Sein Bruder Henrik Samuelsson (* 1994) wurde im NHL Entry Draft 2012 in der ersten Runde ausgewählt. Auch er wurde im Jahr 2011 Weltmeister im U18-Juniorenbereich, ehe er im Spieljahr 2014/15 für die Arizona Coyotes in der NHL debütierte. Der jüngste Bruder Adam (* 2000) gilt ebenfalls als aussichtsreiches Talent. Seine Schwester Victoria Samuelsson (* 1996) ist seit 2013 schwedische Nationalspielerin.