Фамилия Патронина — женская форма фамилии Патронин, а та, в свою очередь, образована от имени или прозвища Патрон. В русской ономастике эта фамилия стоит особняком: её основа не связана с распространёнными каноническими именами или названиями ремёсел, а восходит к латинскому слову patronus — «покровитель, защитник, господин».

Самый прямой путь происхождения — от имени Патрон, которое в старину могли дать в крестьянской или мещанской среде. В святцах такого имени нет, но в дореволюционной России встречались неканонические имена, образованные от нарицательных слов или латинских терминов. Имя Патрон могло быть либо «охранительным» — родители надеялись, что ребёнок будет под защитой высших сил, либо прозвищным, данным за характер: покровительственный, заботливый, властный.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Патронин — «сын Патрона» или «из семьи Патрона». По этой модели образованы тысячи русских фамилий, но здесь интересна редкость основы. В отличие от фамилий на -ов (Патронов), форма Патронин встречается гораздо реже и, скорее всего, имеет северное или северо-восточное происхождение — в регионах, где суффикс -ин был продуктивнее (Вологодчина, Архангельская губерния, Вятка).

Вторая, менее вероятная версия — связь с церковным словом «патрон» в значении «святой покровитель». В таком случае фамилия могла возникнуть в среде духовенства: семинаристы иногда получали фамилии по праздникам, иконам или богословским понятиям. Но для Патрониной эта гипотеза слаба — в духовном сословии чаще использовали формы на -ский (Патронский), а не на -ин.

Географически фамилия редкая. По данным переписей, Патронины (и Патронины) встречаются в основном в центральной России и Поволжье, но единично. В словарях русских фамилий (Унбегаун, Никонов) эта фамилия не упоминается, что подтверждает её локальный и малочисленный характер. Носительница фамилии Патронина с высокой вероятностью происходит из семьи, где предок носил личное имя или прозвище Патрон — возможно, зажиточный крестьянин или мелкий торговец, которого в округе называли «покровителем» за щедрость или властность.