Фамилия Патяева хранит память о происхождении человека, передаваясь из поколения в поколение. У нее две основные версии происхождения, и обе связаны с личным именем Патяй.

Первая гипотеза отсылает к мордовским языкам — эрзянскому и мокшанскому, где слово «патяй» означает «старшая сестра, тетя, женщина». Такое имя могли дать малышу, если его воспитанием занималась старшая сестра или мачеха. Это не прозвище, а именно личное имя, которое в традиционной мордовской семье могло выполнять роль оберега или отражать реальные семейные обстоятельства.

Вторая версия связывает имя Патяй с уменьшительными формами крестильных мужских имен: Ипатий (в переводе с греческого «высочайший»), Патрикей («аристократ», «знатный, благородный»), Патапий («пришелец, чужак, странник») и Евпатий («чувствительный»). В бытовой речи такие длинные имена часто сокращали до коротких, привычных форм, и Патяй — одна из них. Эта версия выглядит правдоподобной, поскольку в русской ономастике подобные переходы от канонических имен к обиходным формам встречаются постоянно.

Имя главы семьи закреплялось за его потомками и домочадцами и оформлялось русским патронимическим суффиксом -ев. Так человек, предка которого звали Патяй, со временем получал фамилию Патяев. Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа имени заканчивалась на мягкий согласный или на «й», что как раз соответствует форме Патяй.

Представители фамилии Патяевых упоминаются в ряде Памятных книг. В Книгу памяти Республики Мордовия внесен Дмитрий Васильевич Патяев, родившийся в 1888 году в селе Вешкайма Ульяновской области. В Книге памяти Республики Татарстан содержится информация о Павле Федоровиче Патяеве (р. 1911) из села Голышево Благоварского района Башкортостана. В Книге памяти Нижегородской области записан Петр Васильевич Патяев (р. 1894), проживавший в селе Ковакса Чернухинского района. География записей — Поволжье, Мордовия и соседние регионы — хорошо согласуется с мордовской версией происхождения фамилии и указывает на то, что фамилия бытовала в основном в этой среде.