Фамилия Патоля звучит нехарактерно для русской ономастики — в ней нет типичных суффиксов -ов/-ев, -ин или -ский. Это указывает на её позднее происхождение или нерусские корни. Скорее всего, перед нами фамилия украинского, белорусского или польского происхождения, где подобные усечённые формы встречаются чаще. Основа «Патол-» может восходить к прозвищу или профессии.

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «патола». В южнорусских и украинских говорах так называли ленивого, медлительного человека, а также неопрятную, неряшливую одежду. В этом случае прозвище Патоля дали либо человеку с медлительным характером, либо тому, кто ходил в рваной, мешковатой одежде. Вторая ветвь значений — «патока» (сладкий сироп) — менее вероятна, хотя в украинском языке слово «патока» тоже существует, и фамилию могли дать кондитеру или торговцу сладостями. Но фонетически «Патоля» ближе именно к «патоле» с пометкой «небрежность».

Суффикс -я в этой модели — не уменьшительный, а скорее указывает на прозвищную основу, характерную для украинской и белорусской традиции. Встречаются однокоренные фамилии: Патоленко, Патоль, Патолин. География бытования фамилии Патоля — преимущественно западные области Украины (Волынь, Подолье) и юг Беларуси. В России она редка и встречается в основном у потомков переселенцев с этих территорий.

Сословная принадлежность носителей фамилии не прослеживается — прозвище могло закрепиться и за крестьянином, и за мещанином. Известных носителей фамилии Патоля, оставивших заметный след в истории, нет — это рядовая фамилия, образованная от бытового прозвища, что типично для массовой ономастики XIX века.