Фамилия Паточка — редкий случай, когда прозвище или профессия перешла в фамилию почти без изменений, сохранив уменьшительно-ласкательный суффикс. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев или -ин, эта образована напрямую от слова с помощью суффикса -к(а), что характерно скорее для украинской или белорусской традиции (ср. Шевченко, Головко), но в русском языке встречается как исключение.

Главный вопрос — что лежит в основе: «патока» или «паток»? Первая версия прозрачнее. Патока — густой сладкий сироп, продукт переработки крахмала или сахарной свёклы. В таком случае Паточка — либо прозвище человека, который её варил или торговал ею (ср. фамилии Сахар, Медок), либо ласкательное обращение к сладкоежке. Слово «паточка» как ласкательная форма фиксируется в народных говорах, так что фамилия могла возникнуть и как бытовое прозвище.

Вторая версия — от слова «паток» (устаревшее или диалектное). В некоторых говорах «паток» означало «поток», «ручей» или «ложбина, по которой течёт вода». Тогда Паточка — человек, живший у такого ручья или оврага. Эта гипотеза слабее: слово «паток» в значении «ручей» почти не встречается за пределами отдельных говоров, и фамилий на -ка от него практически нет.

География фамилии подсказывает, что она скорее южнорусская или украинская. В дореволюционных записях Паточки встречаются в Черниговской, Полтавской и Харьковской губерниях — зонах активного свекловодства и производства патоки. Это косвенно подтверждает «сладкую» версию: предок мог быть паточником, то есть варщиком патоки, или же владельцем небольшого паточного заводика.

Социальный статус носителей, судя по архивным данным, — в основном крестьяне и мещане. Дворянских родов с фамилией Паточка не зафиксировано. В XX веке фамилия встречается редко, рассеяна по Украине и югу России, изредка — в Сибири (завезена переселенцами).

Интересная деталь: в некоторых польских и белорусских говорах «паточка» — это ещё и разновидность пряника или коврижки на патоке. Так что фамилия могла принадлежать кондитеру-кустарнику, выпекавшему такие сладости. Это делает её родственной по смыслу фамилиям Пряничников, Блинников, но с более узкой специализацией.