Самуэльсон начал свою карьеру в шведской элитной серии в клубе «Сёдертелье СК», после чего играл в клубах «Вёстра Фрёлунда» и «Брюнес ИФ». В 1998 году был выбран на драфте НХЛ под общим 145-м номером командой «Сан-Хосе Шаркс». После непродолжительного периода выступления за «Сан-Хосе» выступал за клубы «Нью-Йорк Рэйнджерс», «Питтсбург Пингвинз» и «Флорида Пантерз». Во время локаута в НХЛ в сезоне 2004—2005, играл в клубах швейцарской национальной лиги «Женева-Серветт» и «Рапперсвиль-Йона Лейкерс». После локаута вернулся в НХЛ и начал выступать за клуб Детройт Ред Уингз, с которым завоевал Кубок Стэнли в сезоне 2007—2008. Летом 2009 года Самуэльссон перешёл в клуб «Ванкувер Кэнакс», с которым подписал трёхлетний контракт на сумму 2,5 миллиона долларов в год.
На международной арене в 2006 году завоевал две золотые медали со сборной Швеции на Олимпийских играх в Турине и на чемпионате мира в Риге. Самуэльссон также является членом тройного золотого клуба.
