Фамилия Патругин образована по модели, характерной для русского Севера и северо-востока: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»), а основа — личное прозвище Патруга. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще встречаются в центральных и южных регионах, -ин типичен для территорий, где была сильна новгородская колонизация: Архангельская, Вологодская, Вятская губернии, а также Пермский край.

Прозвище Патруга — слово неочевидное, но его корень прочитывается через диалектную лексику. В северных говорах «патруха» или «патрушка» — это небрежно одетый, неряшливый человек, иногда — оборванец. Вероятно, Патругой называли того, кто ходил в рваной или не по размеру одежде. Менее убедительна версия о связи с глаголом «патрусить» (сыпать, трусить) — она не даёт ясного прозвищного смысла. Также не стоит путать фамилию с более поздним и книжным словом «патруль» — оно вошло в русский язык только в XVIII веке, когда фамилии уже сложились.

Встречаемость фамилии крайне редкая. По данным открытых источников, основные очаги — Кировская область (бывшая Вятская губерния) и Удмуртия. Это подтверждает северно-русский след: именно на Вятке и в Прикамье оседали переселенцы с Русского Севера, принося с собой диалектные прозвища. В дореволюционных метрических книгах Патругины фиксируются как крестьяне и мещане, то есть фамилия не имела дворянского или духовного происхождения — она бытовая, из народной среды.

С точки зрения словообразования, суффикс -ин в фамилии Патругин указывает на прямое родство: сын Патруги. Сравните с однокоренными, но более распространёнными фамилиями Патрушев и Патрухин — все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами. Патругин — самая редкая из них, что делает её интересной для локальной генеалогии.