Фамилия Патлайчук ведет происхождение от прозвища или мирского имени Патлай. В его основе лежит древнерусское слово «патлы» — так в южных и западных говорах называли длинные, нечесаные, сбитые в космы волосы, лохмы. Соответственно, Патлаем могли прозвать человека с растрепанной шевелюрой, неряшливого или, наоборот, носившего длинные волосы в знак какой-то традиции (например, запорожцы или крестьяне, не стригшиеся по обету). Прозвище это не было оскорбительным: в среде, где патриархальный быт ценил опрятность, такая черта быстро становилась узнаваемым отличительным признаком.

Суффикс -чук — характерный украинский или западнорусский показатель принадлежности. Он означает «сын» или «потомок»: Патлайчук буквально — «сын Патлая». Такая модель словообразования (основа + -чук) типична для Поднепровья, Волыни, Полесья и западных областей современной Украины, откуда фамилия, скорее всего, и пошла. В польской и белорусской традиции аналогичную роль играет суффикс -ук/-юк, поэтому Патлайчук — «родственник» таким фамилиям, как Патлай, Патлаенко, Патлаш.

Слово «патлы» живёт в украинском и белорусском языках до сих пор. В старину его могли применить и к человеку с длинной шерстью или пушистым мехом — например, к тому, кто носил лохматую шапку или занимался выделкой овчин. Но первичное значение остаётся бытовым и наглядным: предок носителя фамилии выделялся копной волос, которую не укладывали в приличную прическу.

Встречается Патлайчук в основном на западе Украины — в Ровенской, Волынской, Житомирской областях, а также среди украинской диаспоры в соседних странах. Известных исторических персонажей с этой фамилией нет, что типично для прозвищной фамилии, возникшей в среде крестьян и казаков. Дворянского происхождения она не имела: носители были простыми людьми, и их фамилия не попала в родословные книги Российской империи. Но именно такие «негромкие» фамилии — самые живые: они хранят меткую народную наблюдательность, а не канцелярскую запись.