Фамилия Патранина образована от мужского имени или прозвища Патрана. В основе, скорее всего, лежит разговорная форма крестильного имени Патрикий (от латинского patricius — «патриций», то есть знатный человек). В русском языке это имя нередко упрощали до Патра или Патрана, как и многие другие заимствованные имена. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Патранин буквально означает «сын (или потомок) Патраны».

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с диалектным словом «патрана» — так в некоторых говорах называли ленивого, медлительного человека. Однако для прозвищного происхождения такая основа редка, и имя Патрикий в качестве источника выглядит убедительнее. В пользу этого говорит и то, что фамилия Патранин встречается в регионах, где имя Патрикий было в ходу, например, в северных и центральных областях России.

Фамилия эта довольно редкая. Её носители, скорее всего, происходят из крестьянской или мещанской среды: в этих сословиях полные церковные имена часто заменяли на обиходные, а от них уже образовывали фамилии. В отличие от дворянских родов, у Патраниных не было герба или родословной книги — фамилия закрепилась стихийно, как указание на отца или деда.

Интересно, что фамилия сохранила архаичную форму с ударением на второй слог (Патра́нин), что отличает её от более поздних образований на -ов/-ев. Это дополнительный признак её давнего бытования в народной среде. Если искать однокоренные фамилии, то ближе всего Патраков, Патрикеев и Патрашкин — все они восходят к тому же имени Патрикий, но через разные уменьшительные варианты.