Dowodził jednostką kawalerii podczas tłumienia powstania bokserów w 1900 oraz w wojnie rosyjsko-japońskiej w latach 1904–1905. Zyskał wtedy reputację energicznego i dzielnego dowódcy. Byli jednak obserwatorzy, którzy wątpili w jego umiejętności strategiczne. Po bitwie pod Mukdenem w roku 1905 oskarżył generała Paula von Rennenkampfa o zaniechanie udzielenia mu pomocy w czasie walki. Między dowódcami doszło do rękoczynów. Po wojnie rosyjsko-japońskiej w roku 1906 Samsonow został szefem sztabu Warszawskiego Okręgu Wojskowego a później rządcą w Turkmenistanie.