En los tiempos más remotos, antes de que la historia escrita alcanzara estas tierras, el territorio donde siglos más tarde surgiría Patones fue hogar de los primeros grupos humanos. La Cueva del Reguerillo, un yacimiento de gran importancia arqueológica, nos habla de la presencia de comunidades prehistóricas que habitaron la zona desde la Edad del Bronce. Exploraciones realizadas en el siglo XIX y XX han revelado restos cerámicos, herramientas de piedra y grabados rupestres, que sugieren que estos primeros pobladores vivían de la caza, la pesca y la recolección.

Con la llegada de los celtíberos, se estableció un castro fortificado en el Cerro de la Oliva, estratégicamente ubicado para vigilar el valle del Jarama. Las excavaciones han revelado una estructura urbanística avanzada, con calles bien delimitadas y viviendas de piedra, lo que indica un asentamiento organizado que perduró hasta la romanización de la península en el siglo I d.C.. Con la conquista romana, el enclave se integró en su red comercial, aunque mantuvo su carácter rural.

Tras la caída del Imperio Romano, la región quedó bajo dominio visigodo. Aunque no hay registros concretos de asentamientos visigodos en Patones, es probable que pequeños núcleos de población continuaran habitando la zona, dependiendo de la agricultura y la ganadería. Con la invasión musulmana en el siglo VIII, la Sierra Norte se convirtió en una frontera inestable entre los reinos cristianos del norte y Al-Ándalus. Se cree que en este período algunas comunidades cristianas refugiadas en la sierra pudieron haber encontrado refugio en estas tierras, sobreviviendo al margen del dominio musulmán.

Durante los siglos IX y X, Patones y su entorno fueron una tierra de nadie, una zona de conflicto en la que los musulmanes establecieron pequeñas alquerías fortificadas y puntos de control para vigilar los pasos estratégicos. Sin embargo, con la conquista de Toledo por Alfonso VI en 1085, la repoblación cristiana comenzó a consolidarse en la Sierra de Madrid. Según algunas teorías, la aldea de Los Pradales, situada al norte del actual Patones, pudo haber sido uno de los primeros asentamientos en la zona tras la reconquista.

En los siglos XII y XIII, el valle donde hoy se ubica Patones quedó bajo el dominio de la Villa de Uceda, que pertenecía al arzobispado de Toledo. Durante este período, la región experimentó un lento crecimiento, con la construcción de caminos, puentes y pequeñas ermitas rurales, como la de Nuestra Señora de la Oliva, de origen románico-mudéjar, que fue un importante centro religioso para los primeros pobladores.

Los primeros registros escritos de Patones no aparecen hasta el siglo XVI, pero documentos de la época sugieren que en el siglo XIV ya existía una pequeña comunidad en la zona. La vida en estos años estuvo marcada por las disputas territoriales entre Uceda y otras localidades vecinas, además de las crisis económicas provocadas por la Peste Negra y las guerras dinásticas castellanas.

A finales del siglo XVI, los primeros documentos oficiales mencionan a los Patones como un pequeño grupo de vecinos que vivían en una alquería bajo la jurisdicción de Uceda. Su economía se basaba en la ganadería trashumante, la apicultura y la producción de carbón vegetal. En esta época, la población creció lentamente, pasando de siete vecinos en 1555 a once en 1595.

El siglo XVII trajo consigo la leyenda del Rey de los Patones, un líder local que gobernaba a los habitantes de la aldea de manera informal. La historia, aunque envuelta en mito, sugiere que los Patones se autogobernaban en relativa independencia de Uceda, lo que les permitió mantener su modo de vida rural sin interferencias externas. No obstante, seguían sujetos a tributos y obligaciones para con la villa matriz.

La leyenda del Rey de Patones cuenta:

Debido al inconveniente de ser un lugar alejado de Uceda, los habitantes de Patones decidieron nombrar un Rey propio, llamado Rey de Patones, una especie de alcalde o juez de paz que administraba justicia entre los vecinos. El 3 de agosto de 1769 el rey Carlos III concede el título de aldea a Patones la independencia de la Villa de Uceda, pudiendo tener desde entonces alguacil. Posiblemente fue en este momento cuando desapareció el Rey de Patones.

En el siglo XVIII, la población alcanzó las 60 familias y los Patones comenzaron a buscar su independencia administrativa de Uceda. En 1769, lograron que el rey Carlos III concediera a Patones el título de villa independiente, separándola de Uceda y permitiendo la elección de su propio alcalde pedáneo. Esta independencia marcó el inicio de una nueva etapa en la historia del pueblo.

El siglo XIX trajo consigo la consolidación de Patones como una villa independiente, aunque siguió siendo una comunidad aislada y basada en la economía agropecuaria. En 1833, con la reforma territorial de Javier de Burgos, Patones pasó a formar parte de la provincia de Madrid, abandonando su histórica vinculación con Guadalajara. Su inclusión en la nueva provincia facilitó la llegada de infraestructuras y el desarrollo de la comarca.

Durante la Guerra de la Independencia, los habitantes de Patones sufrieron las mismas dificultades que otras localidades cercanas, aunque la orografía del pueblo ayudó a que quedara al margen de los enfrentamientos directos. En los registros de 1848, la villa contaba con 70 vecinos, cuya principal actividad seguía siendo la ganadería y la producción de carbón. En estos años, las primeras mejoras urbanísticas comenzaron a aparecer, incluyendo la construcción del cementerio, la ampliación de la iglesia de San José y la consolidación de las calles empedradas.

A finales del siglo, con la llegada del Canal de Isabel II, la construcción de la presa del Pontón de la Oliva durante el periodo 1851-1858 trajo consigo un aumento de población temporal debido a la afluencia de trabajadores. Aunque la presa resultó ineficaz y fue abandonada, marcó el primer intento de modernización en la región. En 1870, un plano del pueblo mostraba 81 viviendas, distribuidas en un entramado irregular que seguía el relieve del terreno.

El siglo XX fue testigo de grandes transformaciones en Patones. A principios de siglo, la población seguía creciendo lentamente, pero en las décadas de 1950 y 1960 comenzó un éxodo rural hacia el nuevo núcleo de Patones de Abajo, más accesible y mejor comunicado. Las condiciones de vida en Patones de Arriba se volvieron cada vez más difíciles, con viviendas deterioradas, falta de infraestructuras y problemas de abastecimiento de agua y electricidad.

En los años 70 y 80, el pueblo quedó prácticamente despoblado, pero el interés por la arquitectura tradicional de pizarra y su valor histórico provocó un resurgimiento como destino turístico y cultural. La restauración de viviendas, la apertura de restaurantes y alojamientos rurales, y la protección del casco histórico han permitido que Patones de Arriba recupere su esencia, convirtiéndose en uno de los pueblos más pintorescos de la Comunidad de Madrid. En los años noventa de ese mismo siglo se declaró Bien de Interés Cultural a Patones de Arriba

Hoy en el siglo XXI, Patones mantiene su equilibrio entre el pasado y el presente, atrayendo visitantes con su historia, su arquitectura y su entorno natural privilegiado. Visitar Patones de Arriba en un fin de semana, es misión imposible salvo que este allí a las siete de la mañana. Debido a la ingente cantidad de turistas que recibe, se ha prohibido la circulación de vehículos por su interior, debiendo dejar el vehículo a las afueras en un pequeño parking que pronto se llena.