Il travaille à son retour pour le gouvernement japonais. Lors de la création du ministère des Affaires étrangères, il est nommé ministre adjoint[2]. Il devient le premier ministre résident du Japon en Europe en 1870, aidé par Shioda Saburō(ja) et Frederic Marshall, un avocat et journaliste anglais. Harry Parkes s'oppose à sa nomination en raison de son inexpérience et de la taille de son portefeuille, composé du Royaume-Uni, de la France, et de la Prusse. Les références de Sameshima en tant que chargé d'affaires ne sont pas initialement acceptées au Royaume-Uni, bien qu'elles le sont en Prusse et en France[3]. Il passe la majeure partie de son séjour en Europe à Paris et reçoit la Légion d'honneur en 1874.
Durant son mandat de diplomate, Sameshima écrit un Guide diplomatique avec Marshall, qui est un manuel destiné au personnel du ministère des Affaires étrangères[4]. Il appelle également à la professionnalisation et à l'amélioration de la diplomatie japonaise[3].
En , il retourne brièvement au Japon pour aider Terashima Munenori dans les réformes administratives, mais revient en France en 1878. Ses fonctions s'étendent à l'Espagne et au Portugal en 1880, mais il meurt plus tard cette année-là à Paris le [2].
123(en) Andrew Cobbing, The Satsuma Students in Britain: Japan's Early Search for the essence of the West', Routledge, (ISBN978-1-134-25202-2, lire en ligne)
