Фамилия Патерило — редкий случай, когда основа слова почти наверняка связана с церковной лексикой, но не с прозвищем попа или монаха, а с конкретным предметом. В основе лежит греческое «патер» (отец), которое через церковнославянский язык дало слово «патерик» — сборник житий святых отцов. Или другое, более бытовое значение: «патерица» — посох архиерея, игумена. Носитель фамилии мог быть либо человеком, который читал или переписывал патерики (грамотей, книжник), либо, что вероятнее, служителем при архиерейском посохе — вроде келейника или пономаря.

Суффикс -ило в русских фамилиях встречается редко и обычно указывает на прозвище по действию или предмету (сравните: «молотило», «точило»). Здесь он мог оформить прозвище «Патерило» — человек, имеющий отношение к патерице или патерику. Такая модель словообразования характерна для юго-западных русских земель и Украины, где суффикс -ило активнее, чем на севере. Поэтому географически фамилия тяготеет к Черниговщине, Полтавщине, Киевщине — регионам, где церковнославянская традиция была сильна, а греческие заимствования входили в быт через монастыри.

Есть и более простая версия: Патерило могло быть формой имени Патер (редкое календарное имя, производное от Патермуфий) с тем же суффиксом. Но правдоподобнее всё же прозвищное происхождение — от предмета, который носили или которым пользовались. Фамилия не дворянская и не купеческая: её носители в XIX веке — это крестьяне и мещане южных губерний, часто однодворцы или церковнослужители низшего ранга.

Двойников у фамилии почти нет. Патерилов — вариант, возникший из-за переоформления окончания под влиянием стандартных русских фамилий на -ов. Но основная форма — Патерило — сохранила архаичную словообразовательную модель, что делает её ценной для историка языка.