แพตเตอร์สันเกิดที่ชีลด์สโบโร (ปัจจุบันคือเบย์เซนต์หลุยส์ ) รัฐมิสซิสซิปปีเป็นบุตรชายของนาวาเอก (ต่อมาเป็นพลเรือตรี ) แดเนียล แพตเตอร์สัน แห่งกองทัพ เรือสหรัฐฯ เขาเป็นพี่ชายของพลเรือตรีโทมัส เอช. แพ ตเตอร์สัน แห่งกองทัพเรือสหรัฐฯ และเอลิซาเบธ แคทเธอรีน แพตเตอร์สัน ซึ่งแต่งงานกับจอร์จ มิลฟลิน บาเช (พี่ชายของ อเล็กซานเดอร์ ดัลลัส บาเชผู้กำกับดูแลการสำรวจชายฝั่งของสหรัฐฯ) และจอร์จ แอนน์ แพตเตอร์สัน ซึ่งแต่งงานกับพลเรือเอกเดวิด ดิกสัน พอร์เตอร์แห่ง กองทัพเรือสหรัฐฯ

แพตเตอร์สันแต่งงานกับเอลิซาเบธ เพียร์สัน (ลูกสาวของโจเซฟ เพียร์สันสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แห่งนอร์ทแคโรไลนา ) เมื่อวันที่ 23 มกราคม ค.ศ. 1851 ณ บ้านของตระกูลเพียร์สันชื่อเบรนท์วูดในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี.พวกเขามีบุตรหลายคน อย่างน้อยสามคนเป็นลูกสาวที่เติบโตจนเป็นผู้ใหญ่ 

แพตเตอร์สันได้รับการแต่งตั้งเป็นนายทหารฝึกหัด บน เรือฟริเกตUSS Brandywine ของกองทัพเรือสหรัฐฯในปี 1830 และรับราชการในกองเรือเมดิเตอร์เรเนียนเป็นเวลาห้าปี เขาได้รับตำแหน่งนาย ทหารฝึกหัดเต็มตัวในปี 1831 และผ่าน การสอบ นายทหารฝึกหัด ในปี 1836 เขาสำเร็จการศึกษาจากวิทยาลัยจอร์จทาวน์ในรัฐเคน ตักกี้ ใน สาขาวิศวกรรมโยธาในปี 1838 และเข้าร่วมกับ หน่วยสำรวจชายฝั่งของสหรัฐฯตั้งแต่ปี 1838 ถึง 1841 ในปี 1839 เขาเป็นเจ้าหน้าที่บนเรือบริกWashington ของหน่วยสำรวจชายฝั่ง เมื่อเรือลำนั้นเข้ายึดเรือขนส่งทาสLa Amistad ของสเปน ซึ่งทาสได้ยึดมาได้ นอกชายฝั่งมอนทอกรัฐนิวยอร์กเหตุการณ์นี้กลายเป็นเรื่องราวในภาพยนตร์เรื่องAmistad ในปี 1997 เขาได้รับการแต่งตั้งเป็นนายทหารยศเรือโทในปี พ.ศ. 2484 ในฐานะผู้บังคับบัญชา คนแรก ของเรือใบสำรวจชายฝั่งUSCS Phoenixเขาได้นำ คณะสำรวจ ทางอุทกศาสตร์ USCS ครั้งแรก ไปยังอ่าวเม็กซิโกในปี พ.ศ. 2488 และต่อมาได้บังคับบัญชาเรือกลไฟสำรวจชายฝั่งUSCS Robert J. Walkerเขาออกจากราชการทหารเรือในปี พ.ศ. 2492 และลาออกจากกองทัพเรือในปี พ.ศ. 2496 ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}  

หลังจากออกจากราชการทหารเรือเพื่อเข้าสู่โลกธุรกิจ เขาได้บังคับบัญชาเรือกลไฟของบริษัท Pacific Mail Steamship Companyเช่น เรือOregonและGolden Gateตั้งแต่ปี 1849 ถึงประมาณปี 1853 โดยส่วนใหญ่จะวิ่งระหว่างชายฝั่งตะวันตกของปานามาและซานฟรานซิสโก เรือของเขาบางครั้งบรรทุกนักแสวงหาทองคำมากถึงหนึ่งพันคนต่อเที่ยวเดินทางขึ้นเหนือในช่วงยุคตื่นทอง แคลิฟอร์เนีย เขาปรากฏตัวบ่อยครั้งในฐานะกัปตันเรือในรายงานของหนังสือพิมพ์The Daily Alta California [ ^{7 ] เมื่อ}แคลิฟอร์เนียได้รับการจัดตั้งเป็นรัฐโดยพระราชบัญญัติของรัฐสภา แพตเตอร์สันเป็นผู้ที่นำข่าวมาสู่ซานฟรานซิสโก โดยเดินทางมาถึงในวันที่ 18 ตุลาคม 1850 ส่งผลให้มีการเฉลิมฉลองทั่วเมืองยาวนานไปจนถึงกลางคืน^{[ 8 ]}

หลังจากนั้นไม่นาน แพตเตอร์สันได้ย้ายภรรยาและลูกจากวอชิงตัน ดี.ซี. ไปยังโอ๊คแลนด์ ร่วมกับเจมส์ บี. ลารูและจอห์น อาร์. โฟรัตต์ เขาพยายามก่อตั้งบริการเรือข้ามฟากแห่งแรกๆ ข้ามอ่าวซานฟรานซิสโก โดยต่อสู้จนถึงศาลฎีกาสหรัฐฯ เพื่อชนะสิทธิ์ในการให้บริการเหนือคู่แข่ง^{[ 9 ]}อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าเขาและหุ้นส่วนได้เริ่มดำเนินกิจการเรือข้ามฟากแยกต่างหากจริงหรือไม่ และหากเป็นเช่นนั้น ดำเนินกิจการนานเท่าใดก่อนที่จะถูกขายให้กับผู้ประกอบการรายอื่นหรือปิดตัวลง เขายังลงทุนในอสังหาริมทรัพย์ในซานฟรานซิสโกและซานดิเอโกอีกด้วย มีลูกอีกหลายคนเกิดในช่วงเวลานี้ในบริเวณอ่าว

ในปี ค.ศ. 1861 เมื่อ สงครามกลางเมืองอเมริกาปะทุขึ้นครอบครัวของเขาได้กลับไปยังวอชิงตัน ดี.ซี. และแพตเตอร์สันได้กลับเข้ารับราชการในหน่วยงานรัฐบาลกลางอีกครั้ง คราวนี้ในตำแหน่งผู้ตรวจสอบทางอุทกศาสตร์พลเรือนในหน่วยสำรวจชายฝั่ง ผู้ตรวจสอบทางอุทกศาสตร์มีหน้าที่รับผิดชอบงานจัดทำแผนที่และสำรวจทางทะเล ซึ่งโดยปกติแล้วตำแหน่งนี้จะเป็นของนายทหารเรือ ประสบการณ์และความสัมพันธ์ที่ดีของแพตเตอร์สันทำให้เขาก้าวเข้าสู่บทบาทนี้ได้อย่างราบรื่น ในช่วงสงครามกลางเมือง บทบาทของหน่วยสำรวจชายฝั่งรวมถึงการจัดทำแผนที่และวัสดุอื่นๆ เพื่อช่วยให้เรือของกองทัพเรือสหรัฐฯ ดำเนินการ ปิดล้อม ท่าเรือ ของ ฝ่าย สัมพันธมิตร (กลยุทธ์ที่รู้จักกันในชื่อ " แผนอนาคอนดา ") เขาอยู่ในหน่วยสำรวจชายฝั่งต่อไปหลังจากสงครามสิ้นสุดลงในปี ค.ศ. 1865 และในที่สุดก็ได้เป็นหัวหน้าหน่วยในปี ค.ศ. 1874 ในช่วงที่เขาดำรงตำแหน่งหัวหน้าหน่วย หน่วยสำรวจชายฝั่งได้เปลี่ยนชื่อเป็นหน่วยสำรวจชายฝั่งและธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาในปี ค.ศ. 1878

แพตเตอร์สันได้พบกับยูลิสเซส เอส. แกรนต์ เป็นครั้งแรก ในช่วงกลางปี ​​1852 เมื่อแกรนต์กำลังนำกองกำลังข้ามปานามาเพื่อไปประจำการที่โอเรกอน และแพตเตอร์สันเป็นผู้บังคับการเรือกลไฟที่นำกองกำลังส่วนใหญ่ของแกรนต์ขึ้นเหนือไปยังซานฟรานซิสโก ระหว่างการประจำการที่โอเรกอนนั้นเองที่แกรนต์ตัดสินใจลาออกจากกองทัพในปี 1854 ในช่วงสงครามกลางเมือง แกรนต์ได้ประสานงานกับเดวิด ดิกสัน พอร์เตอร์ น้องเขยของแพตเตอร์สัน ในการรบที่วิกส์เบิร์กและอาจได้พบกับโทมัส เอช. แพตเตอร์สัน พี่ชายของแพตเตอร์สัน ซึ่งเป็นนายทหารเรือที่เข้าร่วมรบในสงครามกลางเมือง ด้วยความสัมพันธ์ก่อนและระหว่างสงครามเหล่านี้ ทำให้ตระกูลแพตเตอร์สันเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่แกรนต์และนายทหารระดับสูงคนอื่นๆ ของฝ่ายสหภาพ ตั้งแต่ปี 1861 จนถึงช่วงทศวรรษ 1880 ครอบครัวแพตเตอร์สันอาศัยอยู่ในคฤหาสน์เบรนท์วูด ซึ่งออกแบบโดยเบนจามิน ลาทรอเบและตกทอดเป็นมรดกแก่ภรรยาของแพตเตอร์สัน ในย่านเบรนท์วูด กรุงวอชิงตัน ดี.ซี. (ปัจจุบันถูกรื้อถอนไปแล้ว) และคฤหาสน์แห่งนี้กลายเป็นศูนย์กลางทางสังคมในช่วงการบริหารของประธานาธิบดีแกรนต์

แพตเตอร์สันเป็นหนึ่งในสมาชิกยุคแรกๆ ของสโมสรเมโทรโพลิแทนในวอชิงตัน ซึ่งประกอบด้วยนายพล พลเรือเอก และนายทหารอื่นๆ ของฝ่ายสหภาพจำนวนมาก ภาพวาดสีน้ำมันขนาดใหญ่ของเดวิด ดิกสัน พอร์เตอร์ น้องเขยของแพตเตอร์สัน แขวนอยู่ในล็อบบี้ชั้นหนึ่ง (ข้อมูลปี 2007) เอกสารจำนวนมากของแพตเตอร์สันสามารถพบได้ในแผนกต้นฉบับของหอสมุดรัฐสภาสหรัฐอเมริกา

แพตเตอร์สันเสียชีวิตที่บ้านในช่วงกลางปี ​​1881 การเสียชีวิตอย่างกะทันหันของเขาเป็นความสูญเสียครั้งใหญ่สำหรับหน่วยสำรวจ และนำไปสู่การแต่งตั้งเจ.อี. ฮิลการ์ดเป็นผู้สืบทอดตำแหน่ง ซึ่งวาระการดำรงตำแหน่งของฮิลการ์ดสิ้นสุดลงด้วยข้อโต้แย้งในอีกไม่กี่ปีต่อมา

แพตเตอร์สัน พร้อมด้วยภรรยา แม่ยาย และลูกๆ ที่เสียชีวิตในแคลิฟอร์เนีย ถูกฝังอยู่ในสุสานเวิร์ธิงตันของสุสานโอ๊คฮิลล์ กรุงวอชิงตัน ดี.ซี. ^{[ 10 ]}น้องสาวของเขา เอลิซา แคทเธอรีน ก็ถูกฝังอยู่ที่สุสานโอ๊คฮิลล์เช่นกัน ขณะที่มีอนุสรณ์สถานในสุสานรัฐสภาสำหรับสามีของเธอจอร์จ มิลฟลิน บาเชซึ่งเสียชีวิตในทะเล พ่อของแพตเตอร์สัน พลเรือเอก แด เนียล แพตเตอร์สันและแม่และพี่ชายของเขาโทมัส เอช. แพตเตอร์สันถูกฝังอยู่ที่สุสานรัฐสภา น้องสาวอีกคนหนึ่ง จอร์จ แอนน์ และสามีของเธอเดวิด ดิกสัน พอร์เตอร์ถูกฝังอยู่ที่สุสานแห่งชาติอาร์ลิงตัน

เรือสำรวจUSC&GS Carlile P. Patterson ซึ่งให้บริการตั้งแต่ปี 1884-1919 ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่เขา^{[ 11 ]}ธารน้ำแข็งแพตเตอร์สัน และแม่น้ำแพตเตอร์สันที่ไหลมาจากธารน้ำแข็งนั้น ตั้งอยู่ทางใต้ของ เมือง จูโน รัฐอะแลสกาใกล้กับเมือง ปีเตอร์ สเบิร์กซึ่งเป็นธารน้ำแข็งหุบเขาที่งดงามและเป็นที่นิยมในการทัวร์ด้วยเฮลิคอปเตอร์ ได้รับการตั้งชื่อตามเขา ถนนแพตเตอร์สันในวอชิงตัน ดี.ซี. ทางตะวันออกเฉียงเหนือ ใกล้กับที่ดินเบรนท์วูดของเขา อาจได้รับการตั้งชื่อตามเขาเช่นกัน