Samson Kayode bắt đầu sự nghiệp cầu thủ tại Giải hạng nhất Việt Nam trong màu áo câu lạc bộ Than Quảng Ninh. Trong 2 năm ở Than Quảng Ninh anh đã ghi được 20 bàn thắng. Năm 2009, anh gia nhập câu lạc bộ Đồng Tháp ở V-League và sau đó trở thành một trong những cầu thủ hàng đầu tại Việt Nam. Mùa giải 2011 Kayode có 17 pha lập công trong 18 trận.[cần dẫn nguồn]

Tháng 8 năm 2011, sau khi bị câu lạc bộ Tập đoàn Cao su Đồng Tháp thanh lý trước thời hạn vì chấn thương ở tay, Kayode chuyển đến câu lạc bộ Atletico Madrid theo dạng hợp đồng chuyển nhượng tự do. Sau đó anh được đem cho Braga mượn do Atletico Madrid đã hết chỉ tiêu đăng ký những cầu thủ ngoài EU.[2][3]

Tuy vậy, ngay khi nắm được thông tin Atletico Madrid ký hợp đồng với tiền đạo Samson, đại diện Hà Nội T&T đã có hồ sơ gửi lên VFF kiến nghị không cấp giấy chuyển nhượng quốc tế ITC cho chân sút người Nigeria do trước đó anh đã thống nhất ký bản hợp đồng ghi nhớ về thi đấu cho đội bóng thủ đô từ mùa giải 2012 kèm với đó là một phần tiền chuyển nhượng và có điều khoản bồi thường nếu vi phạm.[4]

Sau khi quay trở về Việt Nam và cùng với người đại diện của mình làm việc với lãnh đạo CLB HN T&T, Samson đã quyết định quay trở lại khoác áo Hà Nội T&T do anh không thể đáp ứng được khoản phí 2 triệu USD phá vỡ hợp đồng mà Hà Nội T&T yêu cầu.[5]

Từ mùa bóng 2018, các đội bóng ở hai hạng đấu hàng đầu Thái Lan cho phép các đội được phép đăng ký một ngoại binh gốc Đông Nam Á (ASEAN) trong đội hình. Buriram United nhanh chóng đạt được thỏa thuận với Hoàng Vũ Samson vào cuối tháng 12/2017. Tuy nhiên, ngay trận ra mắt tại Siêu Cúp Thái Lan, tiền đạo này đã sút hỏng ở loạt luân lưu.Lúc đầu, đội ĐKVĐ Thái Lan đăng ký 5 ngoại binh vào đội hình gồm Diogo, Edgar, Andres Tunez, Yoo Jun-soo và Hoàng Vũ Samson. Theo quy định tại Thai League 2018, mỗi đội được phép có 4 cầu thủ ngoại ra sân trong đội hình xuất phát, trong đó có một người châu Á. Tuy nhiên nhiều trận đấu, Buriram chỉ sử dụng 3 vì cho rằng Hoàng Vũ Samson không hay hơn cầu thủ Thái Lan.Newin là người có tiếng nói quyết định trong việc chiêu mộ cầu thủ ngoại tại Buriram United. Việc ông chia tay Hoàng Vũ Samson cho thấy vị Chủ tịch này có yêu cầu rất cao về chuyên môn khi ngoại binh nào muốn khoác áo đội bóng nhà giàu này.

Trở lại CLB Hà Nội, nhiều khả năng Hoàng Vũ Samson vẫn được HLV Chu Đình Nghiêm tin dùng. Tại đội bóng này, cầu thủ 30 tuổi đã ghi được 15 bàn trong giai đoạn lượt về tại V.League