Фамилия Патрай чаще всего отталкивается от прозвища, а не от крестильного имени. В её основе лежит украинский глагол «патрати» — потрошить, чистить рыбу или птицу. Соответственно, Патраем в старину называли человека, который занимался ощипыванием перьев и разделкой домашней птицы. Такое занятие было обычным делом в крестьянском быту, поэтому прозвище легко закреплялось за конкретным мастером и переходило к его потомкам.

Существует и вторая версия, но она заметно слабее. Согласно ей, Патрай — это уменьшительная форма мужского имени Патрикей, которое восходит к греческому слову со значением «аристократ», «знатный, благородный». Однако против этой гипотезы говорит сам суффикс. Формы на -ай в русской и украинской традиции чаще образуются именно от глагольных основ и носят оттенок прозвища, а не ласкательного имени. Если бы речь шла об имени, мы бы скорее встретили фамилии Патрикеев или Патракеев, которые действительно существуют и имеют отдельную историю.

Сама фамилия звучит по-украински: ударение в ней, как правило, падает на второй слог, а финальное сочетание букв характерно для юго-западных говоров. Такая словообразовательная модель — основа-глагол плюс суффикс -ай — встречается и в других прозвищных фамилиях, например, Пугай или Шугай, что подтверждает её народное, бытовое происхождение.

Интересно, что в польском языке тоже есть похожий глагол patroszyć с тем же значением — потрошить. Это лишний раз говорит о том, что прозвище могло возникнуть на пограничных территориях, где смешивались украинские, польские и белорусские говоры. Так что предки носителей фамилии Патрай с большой вероятностью жили в западных или юго-западных регионах Российской империи и занимались ремеслом, связанным с обработкой птицы или рыбы.

Что касается известных носителей, то в открытых источниках фамилия встречается редко и не связана с громкими историческими персонажами. Это типичная фамилия-прозвище, которая сохранилась благодаря тому, что в своё время точно и метко описывала занятие человека. Сегодня она может показаться необычной, но для своего времени она звучала так же естественно, как, скажем, фамилия Бондарь или Коваль — по роду деятельности.