Родился в 1907 году на станции Бузулук (Бузулукский район Оренбургской области). В 1932 году добровольно вступил в ряды Красной Армии. Окончил Качинскую военную авиационную школу лётчиков. Служил в строевых частях ВВС.

С 24 июня 1941 года майор А. И. Самохвалов на фронтах Великой Отечественной войны в должности заместителя командира 172-го ИАП, летал на ЛаГГ-3. С марта 1942 года служил в Управлении ВВС Западного фронта, где летал на ЛаГГ-3 и Як-1. С мая 1942 года - инспектор по технике пилотирования 1-й Воздушной армии. С 25 января 1943 года снова командовал 172-м ИАП, летал на Як-7.

6 января 1944 года командир 172-го истребительного авиационного полка (309-я истребительная авиационная дивизия, 1-я Воздушная армия, Западный фронт) подполковник А. И. Самохвалов погиб в воздушном бою у деревни Ляхово (Витебская область Республики Беларусь). Всего совершил около 150 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 8 и в составе группы 1 самолёт противника.

Награждён орденами: Красного Знамени (23.09.1942), Александра Невского (21.09.1943), Отечественной войны 2-й степени (23.07.1943), Красной Звезды (10.01.1942).