Фамилия Патвелян — редкий случай, где на первый взгляд очевидная армянская модель скрывает не самый очевидный корень. Суффикс -ян (в диалектных формах также -янц) — это классический патронимический показатель, означающий «принадлежащий к роду такого-то» или «сын такого-то». В русской традиции такие фамилии обычно не склоняются, если оканчиваются на согласный, и здесь именно этот случай.

Основа Патвел- вводит в заблуждение. На слух она напоминает русское имя Павел, но в армянском языке аналогом Павла будет Погос (от греческого Παῦλος). Прямое заимствование «Павел» в армянскую среду маловероятно: для этого не было ни исторических, ни языковых предпосылок. Гораздо правдоподобнее, что в основе лежит армянское слово патвел (պատվել) — «уважать», «почитать», или производное от него прилагательное патвели (патвелян — родительный падеж множественного числа: «из рода почтенных»). Таким образом, прозвище Патвел могло означать «уважаемый», «почтенный человек» — типичная социальная характеристика, которая закреплялась за старшиной рода или просто за человеком, пользовавшимся авторитетом.

Фамилия тяготеет к западному диалектному ареалу армянского языка. В восточноармянском (литературном) варианте слово «уважаемый» звучало бы как hարգելի (hаргели), а форма с основой «патвел» характерна для западноармянских говоров, распространённых на территории исторической Западной Армении (ныне восток Турции) и в диаспоре. Поэтому носители фамилии Патвелян, скорее всего, ведут род из западных областей — из окрестностей Вана, Карса или Эрзурума.

Интересно, что при переходе в русскую среду фамилия могла писаться двояко: через «е» (Патвелян) или через «о» (Патволян), если носители пытались подогнать произношение под привычное уху окончание. Однако вариант Патвелян — основной и наиболее точно передаёт исходное значение. Сословно фамилия не указывает на дворянство или духовенство: это скорее родовое прозвище, которое мог получить любой свободный общинник за личные качества.