Фамилия Патсаева — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа, Патсай, не встречается в современных русских именах и не имеет прямых аналогов в славянской лексике. Скорее всего, корень здесь нерусский, и фамилию стоит искать на стыке языков и культур.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с тюркскими или кавказскими корнями. В ряде тюркских языков «пат» или «бат» может означать «крепкий», «сильный», «богатырь». Суффикс -сай — распространённый компонент в тюркских именах и прозвищах (сравните с именами Алсай, Бексай). Таким образом, Патсай могло быть личным именем или прозвищем, данным человеку за физическую силу или стойкость. Суффикс -ев указывает на русскую адаптацию: «чей?» — Патсаев, то есть потомок Патсая.

Вторая, менее распространённая гипотеза — связь с осетинским или иранским корнем. В осетинском языке есть слово «фæт» (пат) — «широкий», «плоский». В сочетании с суффиксом -сай (от «сайын» — «казаться», «выглядеть») прозвище могло означать «широколицый» или «плосколицый». Такие прозвища по внешности были типичны для горских народов. Однако эта версия менее надёжна, так как словообразование нестандартно.

Фамилия Патсаева имеет женскую форму на -а, что типично для русских фамилий, образованных от мужских прозвищ. В дореволюционной России носители такой фамилии, скорее всего, были выходцами из южных губерний, с Северного Кавказа или из Закавказья, где тюркские и кавказские имена активно входили в русский обиход. Сословно — вероятно, крестьяне или казаки, реже — мещане. Встречается фамилия и сейчас, но крайне редко, что делает её носителей потенциально связанными с одной или несколькими родственными группами.

В любом случае, фамилия Патсаева — яркий пример того, как русская фамилия может хранить память о дохристианском имени или прозвище из совсем другого языка, а суффикс -ев «русифицировал» это имя, сделав его частью русского ономастикона.