La televisión pública mostró a los dos hombres sentados frente a frente en la mesa de negociaciones, en presencia del jefe de Estado, Carolos Papulias, poco después de su llegada al palacio de éste a las 18H30 GMT.
Poco antes, en un consejo de ministros, Papandreu dijo que espera la formación de un nuevo gabinete "hoy y no mañana", en un momento en que su país lucha para evitar la quiebra y la salida de la zona euro.
Papandreu insistió en que no dimitirá hasta que se alcance un acuerdo sobre la formación de un gobierno de coalición, respondiendo a los pedidos de Samaras de que dimita antes de dicho pacto.
La reunión propuesta por Papandreu culmina una semana de bloqueo entre el primer ministro y el líder opositor sobre la manera de cumplir el plan de rescate del país acordado por la UE.
Los socios europeos de Grecia advirtieron que no seguirán concediendo créditos al país si no se aclara la situación política.
Papandreu reiteró ante sus ministros que el nuevo ejecutivo tendrá por misión aplicar el plan europeo de rescate de Grecia, que él propuso el lunes someter a referendo, causando una profunda crisis política que ahora quiere resolver saliendo del cargo.
En declaraciones a la televisión NET, el portavoz gubernamental Ilias Mosialos aseguró también que será "útil" un acuerdo sobre "el nombre del primer ministro" del próximo ejecutivo.
Entre los nombres que más suenan están los del ministro de Finanzas y ex rival de Papandreu, Evangelos Venizelos, y el consejero del primer ministro y vicepresidente del Banco Central Europeo (BCE) entre 2002 y 2010, Lucas Papademos.
"El país no puede perder más tiempo", insistió Mosialos, asegurando que de haber un nuevo gobierno antes del lunes, éste podría ser investido la próxima semana.
Grecia pretende negociar el lunes, durante una reunión de los ministros de Finanzas del Eurogrupo, el pago de 80.000 millones de euros de ahora hasta finales de febrero, previstos en el acuerdo de rescate acordado a finales de octubre en Bruselas.
Pero también debe, según el portavoz, ratificar ese plan en el Parlamento antes de 2012 y ese acuerdo supone nuevos y dolorosos sacrificios para los griegos.
Después de criticar durante dos años las políticas de rigor dictadas por los acreedores del país, Samaras se comprometió por primera vez el miércoles a apoyar el plan de Bruselas.
Un avance que podría resultar determinante cuando el 80% de los griegos continúan, según tres sondeos publicados este domingo, apoyando al euro, pese a que aumenta el descontento por las medidas de austeridad.
El 45% de los griegos apoya también la formación de un gobierno de unión nacional, si bien cerca de la mitad de ellos desconfía de los dirigentes políticos.
La prensa coincidió este domingo en resaltar la necesidad de que haya un nuevo gobierno desde este mismo lunes, para "evitar la quiebra y el regreso al dracma", aseguró el diario Kathimerini en un editorial titulado "Mercadeo a bordo del Titanic".
Los empresarios griegos y la influyente Iglesia ortodoxa intervinieron también llamando a los políticos del país a "asumir sus responsabilidades históricas" y formar un gobierno de unión nacional este domingo.