Фамилия Патюткина образована от мужского прозвища или имени Патютка. Это уменьшительная форма от канонического имени Пафнутий (в просторечии — Пахнутий, Пахом, Патя). Разговорные варианты вроде Патя, Патюта, Патютка были широко распространены в крестьянской среде, где полные церковные имена часто заменяли домашними, более короткими и привычными.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Патюткин означает «сын Патютки». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я. Если бы основа кончалась на согласный, мы бы увидели суффикс -ов, но здесь именно -ин, что подтверждает: исходное имя было Патютка.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России — Вологодчине, Костромской, Архангельской губерниям. Там чаще встречались уменьшительные формы от Пафнутия и Пахома. В южных регионах, где сильнее украинское влияние, эту же фамилию могли бы записать как Патютченко или Патюченко.

Встречается и редкая версия, что в основе лежит не имя, а прозвище от диалектного глагола «патюкать» — говорить невнятно, бормотать. Но она менее вероятна: в документах XVII–XVIII веков фамилия фиксируется именно в форме отчества от крестильного имени, а не от прозвища по речи. Ономастические словари (например, работы Б. Унбегауна) относят Патюткина к группе фамилий, образованных от разговорных вариантов церковных имён.

Сословно носители фамилии — в основном крестьяне и мещане. Дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не значится. В современной России фамилия остаётся редкой, встречается в основном на севере европейской части страны.