Родился 28 февраля 1915 года в городе Москве. С 15 августа 1935 года в рядах Красной Армии, призван Одесским ГВК (город Одесса, Одесская область Украины). В 1937 году окончил Одесскую военную авиационную школу пилотов. Служил лётчиком-инструктором в Армавирской ВАШП. Подготовил для фронта 43 лётчика-истребителя.

С 20 ноября 1941 года лейтенант А. И. Самохвалов в действующей армии: в должности заместителя командира 2-й эскадрильи 653-го ИАП (18 марта 1943 года преобразован в 65-й Гвардейский ИАП). В конце 1942 года был тяжело ранен, после лечения в госпитале вернулся в часть и был назначен командиром эскадрильи. Сражался на Крымском, Северо-Кавказском, Калининском, Северо-Западном, Брянском, 2-м Прибалтийском, 1-м Прибалтийском, 3-м Белорусском и 1-м Белорусском фронтах. Летал на И-15бис, Як-1, Як-9 и Як-3.

К 9 мая 1945 года командир эскадрильи 65-го Гвардейского истребительного авиационного полка (4-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 1-й Гвардейский истребительный авиационный корпус, 16-я Воздушная армия, 1-й Белорусский фронт) Гвардии майор А. И. Самохвалов совершил около 200 боевых вылетов, провёл более 30 воздушных боёв и сбил лично 8 самолётов противника.

После окончания войны продолжал служить в ВВС. С 30 апреля 1947 года Гвардии майор А. И. Самохвалов - в запасе.

Награждён орденами: Красного Знамени (19.04.1942, 30.08.1943), Александра Невского (18.07.1944), Отечественной войны 1-й степени (21.07.1944), Красной Звезды (27.10.1942); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (31.07.1948).