
В 1999 году окончил Государственный университет управления по специальности «менеджмент». В 2002-2004 годах прошел обучение в Дипломатической академии МИД России по специальности «мировая экономика». Доктор экономических наук.
По данным Диссернет, в кандидатской и докторской диссертациях Патрушева обнаружены многочисленные недокументированные заимствования. В частности, в докторской диссертации Патрушева «Государственные и рыночные регуляторы в формировании и реализации промышленной политики: на материалах естественных монополий ТЭК» (2008 год) страницы с 15 по 103, с 364 по 378, и ряд других страниц, представляют собой копию части диссертации Гасана Сафарова «Формирование механизма государственного регулирования естественных монополий в РФ» (2005 год).
С 1999 года по 2002 год работал в министерстве транспорта Российской Федерации. В 2004 году перешел на работу в Банк внешней торговли (ОАО «Внешторгбанк», с 1 марта 2007 года — ОАО «Банк ВТБ»). С 2007 года занимал должность старшего вице-президента ОАО «Банк ВТБ». С 26 мая 2010 года — председатель правления, член Наблюдательного совета ОАО «Россельхозбанк». В мае 2018 года назначен министром сельского хозяйства России. 21 января 2020 года был переназначен на этот пост.
Отец — Николай Патрушев, экс-глава ФСБ России. Младший брат — Андрей Патрушев, член правления "Газпром Нефти" в 2015-2019 годах.