I 2004 ble hun landshøvding i Gotlands län, utnevnt av den sosialdemokratiske regjeringen Persson. Hun ble tvunget til å gå av 4. august 2009, etter at hun hadde godkjent en omstridt strandsoneutbygging på eiendommen til PayEx-eieren Max Hanssons tomt ved Östergarn på østre Gotland. Lydklipp fra et internt møte ble lekket. På møtet sa Samuelsson at man burde ta hensyn til at Hansson var den største forretningseieren på Gotland, og derfor godkjenne utbyggingen.