Samuel iniciou a carreira no Paulista de Jundiaí, sendo revelado pelo técnico Fernando Diniz, que o transformou em lateral-direito. Pelo clube, Samuel foi bicampeão da Copa Paulista (2010 e 2011).[1] Ainda em 2011, ele teve uma ligeira passagem por empréstimo pelo Guarani, mas não chegou a ser utilizado.[2]
Foi contratado pelo São Caetano no dia 7 de maio de 2012, sendo titular nos dois anos em que atuou pela equipe.[3]
Ceará
Em 2014 foi contratado pelo Ceará, clube esse em que venceu o Campeonato Cearense, sendo expulso na final.[4] Além de ter bons desempenhos na Série B e na Copa do Nordeste, neste última sendo vice-campeão do torneio, perdendo a final para o Sport.[5]
No ano seguinte destacou-se na campanha do Ceará campeão da Copa do Nordeste, de forma invicta, sobre o Bahia.[6]
Sport
O bom desempenho pelo Ceará despertou o interesse de clubes que disputavam a Série A, e o Sport apresentou o jogador no dia 8 de maio de 2015, para ser o titular do time de Eduardo Baptista.[7]
No fim de 2017 acabou perdendo a titularidade, mas seu bom desempenho nas temporadas anteriores despertou o interesse do Atlético Mineiro, que o contratou por empréstimo para o ano de 2018.[11] No Galo, porém, pouco jogou e logo foi devolvido com o fim do Campeonato Mineiro.[12]
Retorno ao Ceará
Em maio de 2018 foi anunciado, por empréstimo, como novo reforço do Ceará, então recém promovido à Série A. O jogador tinha vínculo com o Sport até 2019, e foi emprestado até o fim desta temporada.[13]
No dia 29 de dezembro de 2018, Samuel Xavier foi adquirido em definitivo pelo Vozão, assinando um contrato válido por dois anos.[14]
Titular e muito regular no seu retorno ao Ceará, conseguiu um bom desempenho pela equipe nas temporadas 2018, 2019 e 2020.[15] Vencendo a Copa do Nordeste em 2020, além de ajudar o clube a se manter na primeira divisão do Brasileirão.[16][17]
Fluminense
Apesar de receber proposta do Ceará para permanecer no time mais uma temporada, Samuel decidiu acertar com o Fluminense até o final de 2022, após o término do contrato com o clube cearense em fevereiro de 2021.[18][19][20]
No clube teve um bom desempenho nas duas primeiras temporadas, assumindo a titularidade no lugar de Lucas Calegari na lateral-direita.[21] As atuações sólidas ajudaram o time a se classificar para a Libertadores nos anos de 2022 e 2023, além de ser bicampeão do Campeonato Carioca, contra o Flamengo. Em janeiro de 2023 seu contrato com o Fluminense foi renovado até dezembro de 2024.[22]
Titular absoluto em 2023, Samuel foi importantíssimo na conquista da Copa Libertadores da América, sendo o principal responsável por fazer a equipe passar pelas oitavas de final contra o Argetinos Juniors, fazendo gols nas duas partidas contra a equipe argentina. Em 2024 estendeu seu contrato até o fim da temporada 2025. No dia 29/02/2024, fez sua estreia na temporada 2024, onde deu bela assistência para o gol de Jhon Arias na final da Recopa Sul-Americana, torneio do qual sagrou-se campeão.