Фамилия Патомов образована от прозвища или имени Патом. Основа здесь — древнерусское некалендарное имя Патома, которое встречается в документах XV–XVII веков. Слово «патома» в северных говорах означало «топь», «болотистое место», «трясина». Человек мог получить такое прозвище по месту жительства — у болота, на топком берегу реки, либо по внешности или характеру (например, вязнущий, медлительный, как в трясине). Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Патомов, то есть сын Патома.

В ономастической литературе фамилия Патомов не относится к числу широко распространённых. Её ареал тяготеет к Русскому Северу и Поволжью — регионам, где диалектное слово «патома» было в ходу. Встречаются варианты Патомин (с суффиксом -ин) и Патомский (с топонимическим суффиксом -ский, указывающим на выходца из местности Патома). При этом фамилия Патомов — самая частая из этого гнезда, что говорит о её раннем закреплении как родового имени.

Интересная деталь: в якутском языке есть слово «патом» (речная заводь, залив), но связь с русской фамилией маловероятна. Скорее всего, это случайное созвучие. Основная версия — чисто русское диалектное происхождение. Дворянских родов с фамилией Патомов в «Бархатной книге» и других родословных сборниках не значится, так что предки носителя фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми из северных уездов России.