Еще подростком он помогал своему дяде, известному инженеру Н.А. Тайпале, в тепловых расчетах проектируемых систем отопления. Возможно, это обстоятельство повлияло на решение юноши перевестись в теплотехникум при Ленинградском областном теплотехническом институте, более известном как Центральный котлотурбинный институт (ЦКТИ).
В ЦКТИ Самсон Кутателадзе с 17 лет трудился лаборантом, техником, инженером и очень рано проявил способности к научной работе. И уже 1933 г. (в 19 лет) он осуществил первое комплексное моделирование теплового режима подземных трубопроводов горячей воды на мелкомасштабных моделях. Актуальность проблемы была обусловлена началом строительства в СССР крупных теплофикационных систем.
Всесоюзную известность молодому исследователю принесли работы довоенных лет по теплообмену при изменении агрегатного состояния.
Его первая научная статья была опубликована в 1934 г. (Самсону 20 лет), а в 25 лет молодой ученый становится автором монографии «Основы теории теплопередачи при изменении агрегатного состояния вещества» — первой книги в мировой литературе на эту тему. Поражает тот факт, что серьезные достижения в науке совершил не только совсем молодой человек. Но к тому же не имевший тогда высшего образования. Это объясняется несколькими следующими факторами:
1) Самсон Семенович много работал самостоятельно, даже в годы войны, будучи в армии, находил время для занятий физикой и математикой, работал над рукописями книг и статей.
2) Его научные инициативы поддерживали крупные ученые того времени: В.Н. Шретер, М.В. Кирпичев, М.А. Старикович.
3) Молодой Самсон Семенович смог окружить себя группой таких же ученых-энтузиастов.
В молодые годы из 40 его работ было опубликовано 25. И все они ознаменовали настоящий прорыв в мировой науке. Впервые проявилась его исключительная способность, выбирать такое направление наук, которое сегодня мало кого интересует, но от которого завтра может зависеть научно-производственный потенциал государства. Мало кто понимал, что нужды новой техники, а в особенности атомной энергетики и систем охлаждения ракетных двигателей, уже вскоре заставят изучать эти вопросы очень подробно. И в этом смысле теплофизика Самсона Семеновича Кутателадзе можно сравнить с такими физиками-ядерщиками, как Бор и Курчатов.
К довоенному периоду относится и такое значимое событие в жизни любого человека, как создание семьи. В 1939 г. Самсон Кутателадзе женился на сотруднице ЦКТИ Лидии Шумской, в семье родилась дочь Елизавета (1939 г.), которая потом стала химиком-технологом.
Кутателадзе один из ученых Сибирского отделения РАН, который прошел всю войну, и служил в рядах Советской Армии начиная с 1941 года по август 1945 года.
В январе 1941 г. Самсон получил повестку явиться в военкомат и его призвали на военную службу в общем порядке, так как у него не было высшего образования и потому не было отсрочки от службы. В годы Великой Отечественной войны С.С. Кутателадзе участвовал в боевых действиях в составе Морского десанта Северного ВМФ как командир пулеметного отделения, был ранен, затем служил в инженерных службах тыла 14-й армии.
Из воспоминаний однополчан (Блюмкина, Н.Л. Михайлова, Р.З. Лист): «Осенью 1941 г. после тяжелого ранения к нам поступил ефрейтор Самсон Семенович Кутателадзе. Став после излечения нестроевым, он был назначен на должность начальника квартирно-эксплуатационной части (КЭЧ) нашего госпиталя. Получив назначение, он весьма серьезно приступил к своим обязанностям: тщательно занимался подготовкой помещений для пребывающих раненных, ремонтом, кухней, котельной и пр. … Наш начальник КЭЧ был молодым красивым человеком, обращал на себя внимание интеллигентностью, воспитанностью и образованностью… Круг его друзей был весьма широк: он был любим и уважаем всем коллективом госпиталя и находившимися на излечении ранеными.
В дальнейшем он был с повышением в должности переведен в г. Мурманск и аттестован в офицерское звание….
После окончания войны он всех нас, своих фронтовых друзей разыскал… Впоследствии нас восхищал его быстрый рост от кандидата наук до академика, его одержимость в работе. Мы гордились им. До конца жизни он был верен фронтовому братству.»
После окончания войны Самсону Семеновичу предлагали остаться в армии. В августе 1945 к Кутателадзе в Мурманск приехала жена Лидия Шумская-Кутателадзе, обсудив ситуацию Самсон Семенович обратился к Верховному Главнокомандующему…. И было принято решение демобилизовать его из армии. В этом же году у семьи родился сын, Лидия хотела назвать его Аликом, но Самсон сказал, что у грузин есть обычай первого сына называть именем деда…. Так появился Семен Самсонович. Ныне он известный ученый-математик. Для создания презентации о биографии своего отца Семен Самсонович передал нам много редких фотографий отца из семейного альбома, за что мы ему очень благодарны.