Родился в семье батрака.
Образование получил на курсах марксизма при ЦИК СССР (1936).
С 1918 года рабочий на хлопкоочистительном заводе.
В 1926—1928 гг. — председатель Ташкентского окружного комитета профсоюза строителей.
В 1928—1929 гг. — секретарь Ташкентского окружного комитета КП(б) Узбекистана.
В 1929 — 36 гг. — секретарь ЦК КП (б) Узбекистана, в 1931—1934 гг. — председатель Средазбюро ВЦСПС.
В 1936 г. — нарком пищевой промышленности Узбекской ССР.
В 1937 — 50 гг. — первый секретарь ЦК КП (б) Узбекистана. Руководил по партийной линии развертыванием массовых репрессий против «националистов» и «сепаратистов» в 1937-39 годах.
В 1946 году, будучи секретарем ЦК, Патоличев перед Сталиным защищал партийного лидера Узбекистана Усмана Юсупова. "Дело Юсупова" было возбуждено на основании анонимного заявления о злоупотреблениях. Но Патоличев сумел убедить "вождя всех народов", что это навет недоброжелателей.
В 1950 — 53 гг. — министр хлопководства СССР.
В 1953 — 55 гг. — председатель Совета Министров Узбекской ССР.
В 1955—1959 гг. директор совхоза № 4 Баяутского района Ташкентской области,
С 1959 г. на пенсии.
В 1962—1966 гг. — директор комбината «Халкабад» Янгиюльского района Ташкентской области.
Член ВКП (б) с 1926 года. Делегат XVI—XIX-го съездов партии. Член ЦК КПСС в 1939-56. Депутат Верховного Совета СССР 1-4 созывов, член Президиума Верховного Совета СССР в 1938—1950 гг.
Похоронен в Ташкенте на Чигатайском кладбище.
Награжден 6 орденами Ленина, орденом Отечественной войны 1-й степени, 2 другими орденами, а также медалями.