Фамилия Паторжинская — женская форма фамилии Паторжинский, и её разбор стоит начать с суффикса, который сразу выдаёт модель образования. Суффикс -ск- указывает на то, что фамилия сформировалась по «географическому» типу: так в польской, украинской и русской традиции называли тех, кто владел или происходил из определённого места. Обычно основой служило название населённого пункта — села, хутора или усадьбы, оканчивающееся на -ск или -цк. В данном случае основа — Паторжин (или Паторжа), и фамилия отвечает на вопрос «откуда?»: из Паторжина или с Паторжи.

Сама основа Паторж- — тёмная, редкая и явно не славянского происхождения. Наиболее правдоподобная версия связывает её с польским словом patorzyć — «глядеть, высматривать, подсматривать». В старопольских говорах patorza могло означать либо наблюдателя, либо место, откуда ведут наблюдение (например, сторожевую вышку). В таком случае прозвище Паторжа или Паторжин дали человеку с характерной привычкой — зоркому, любопытному, возможно, сторожу или дозорному. От этого прозвища через топоним (деревня Паторжин или Паторжа) и пошла фамилия.

Есть и более прозаичная версия: корень может быть связан с диалектным глаголом «пато́ргать» — «дёргать, теребить, тормошить». В говорах Псковщины и Новгородчины «паторгать» означало «тревожить», «беспокоить». Соответственно, Паторга — человек суетливый, беспокойный, непоседливый. Эта версия менее вероятна, потому что географических названий от «паторгать» почти не зафиксировано, а для фамилии на -ский нужна именно местность.

С географической точки зрения, фамилия Паторжинский/Паторжинская — характерный пример западнославянского (польского или белорусского) влияния. Суффикс -ин-ский типичен для шляхетских фамилий Речи Посполитой: так образовывали названия от имён владельцев поместий (Паторжа → Паторжин → Паторжинский). В польских метриках XVIII–XIX веков встречаются записи о роде Паторжинских герба Ястршембец, что подтверждает шляхетское происхождение. После разделов Польши часть носителей оказалась на территории Российской империи, где фамилия и закрепилась в украинизированной или русифицированной форме.

Таким образом, Паторжинская — фамилия, скорее всего, дворянского или шляхетского корня, образованная от названия родового имения. В основе лежит прозвище, связанное с наблюдательностью (по одной версии) или с беспокойным нравом (по другой). Встречается преимущественно в западных регионах — на Волыни, в Подляшье, в Гродненской и Минской губерниях.