Den kinesiska firman sade att den förföljde sin sydkoreanska rival i två domstolar - den ena i Kalifornien, den andra i Shenzhen.
Enligt Huawei hade flera av sina cellulära kommunikationer och mjukvaruuppfinningar använts i Samsungs telefoner utan dess tillstånd.
Samsung berättade för BBC att det skulle försvara sina affärsintressen.
De specifika patenten har inte avslöjats.
Men Huawei har sagt åtminstone några av dem klassas som Frand - en akronym som hänvisar till "rättvis, rimlig och icke-diskriminerande".
Detta innebär att det kinesiska företaget har åtagit sig att erbjuda någon licens så länge som de samtycker till en icke-överdriven ersättning.
Denna typ av avtal är vanligt inom tekniksektorn eftersom det gör det möjligt för olika företags produkter att kommunicera och dela dataformat med varandra.
Huaweis intellektuella egendom chef indikerade det var att söka tillstånd att använda några av Samsungs tekniker i gengäld snarare än att söka en betalning.
"Så långt har vi undertecknat korslicensavtal med dussintals av våra konkurrenter", säger Ding Jianxing.
"Vi hoppas att Samsung kommer att respektera Huaweis FoU-investeringar och patent, sluta bryta mot våra patent och få nödvändig licens från Huawei, och arbeta tillsammans med Huawei för att gemensamt driva branschen framåt."
En Samsung talesman svarade i ett e-postmeddelande till BBC säger "vi kommer att grundligt granska klagomålet och vidta lämpliga åtgärder för att försvara Samsungs affärsintressen".
Handlingen kommer vid en tidpunkt då Oracle och Google väntar på att en jury ska komma tillbaka med en dom i en upphovsrättsprövning som har ställt de två jättarna mot varandra i USA.
Men sådana sammandrabbningar har blivit mindre vanliga sedan Apple och Samsungs uppmärksammade rättssalsstrid under 2011, vilket ledde till att båda företagen avslöjar hemligheter om sina inre arbete och racking upp stora juridiska räkningar.
En expert noterade att bara för att papper hade lämnats in i det senaste fallet inte betyder Huawei och Samsung skulle nödvändigtvis kämpa en liknande kamp i allmänhet.
"Huawei kan ha inlett rättstvister som hävstång för att få en uppgörelse," kommenterade Ilja Kazi från den stadgade Institute of Patent Advokater.
"Vi vet inte om det tänker gå hela vägen igenom. De flesta fall är lösta."
Huawei stämmer sin tech rival Samsung över påståenden om att dess patent har kränkts.