Народився у Києві в родині відомого інженера-мостобудівника, професора Київського політехнічного інституту Є.Патона. Закінчив Київський політехнічний інститут (1941 р.). З 1942 р. працює в Інституті електрозварювання АН України: з 1944 р. — завідувач відділу, з 1950 р. — заступник директора, з 1963 р. — директор.

Бойове хрещення випускника Київського політехнічного інституту Бориса Патона відбулося в роки війни: в 1942 р. почав інженерну діяльність в Інституті електрозварювання, евакуйованому з Києва в Нижній Тагил і розміщеному на території Уральського вагонобудівного заводу. Тут він взяв активну участь у розробці і впровадженні в екстремальних умовах військового часу легендарної технологічної іновації — автоматичного зварювання броні танків, яке зробило значний внесок у перемогу. Фахівці Інституту електрозварювання під керівництвом академіка Є.Патона вперше у світі розв'язали складні наукові і технічні завдання, пов'язані з автоматичним зварюванням броні, розробили досконалу технологію і необхідне обладнання. Було досліджено процеси, що відбуваються у потужній зварювальній дузі, яка горить під флюсом, розроблено нові зварювальні флюси і знайдено місцеву сировину для їх масового виробництва. Широко проводився пошук способів багатодугового та багатоелектродного автоматичного зварювання під флюсом, розроблено технологію напівавтоматичного зварювання під флюсом, створено перші зварювальні напівавтомати.

Застосування автоматичного зварювання в оборонній промисловості дало винятково великий ефект і забезпечило можливість різкого збільшення випуску бойових машин, боєприпасів і озброєння високої якості. В умовах військового часу застосування автоматичного зварювання під флюсом для виробництва техніки стало вирішальним чинником різкого нарощування обягів виробництва у стислі терміни. В роки війни в жодній країні, окрім Радянського Союзу, автоматичне зварювання під флюсом у танковій промисловості не застосовувалося. Лише в останні воєнні роки за прикладом СРСР почали освоювати цей спосіб при виготовленні бронекорпусів танків і самохідних артилерійських установок у США.

Борису Патону було доручено розробити електричну схему нових автоматичних зварювальних головок, що реалізують відкрите в 1942 р. В.Дятловим явище саморегулювання дуги. З цим завданням молодий інженер упорався блискуче. Винятково проста конструкція, надійність і зручність у роботі не лише дали змогу випускати нові головки в умовах простих механічних майстерень, а й вирішували проблему кадрів при їх експлуатації. Як відзначав у своїх спогадах Є.Патон, «пробний пуск першої нової головки відбувся у листопаді 1942 р., а до кінця війни вона вже зварила сотні кілометрів швів на бортах бойових машин! Починаючи з січня наступного року ми встановлювали на всіх нових верстатах тільки спрощені одномоторні головки А-80, виготовлені в майстернях інституту. Вони переможно вирушили по всіх заводах військової промисловості і відіграли величезну роль у випуску продукції для фронту. Це був поворотний момент у поширенні швидкісного зварювання на оборонних підприємствах країни». В 1943 р. Б.Патон одержав свій перший орден «Знак Пошани».

Поряд з цією практичною роботою Б.Патон з самого початку своєї діяльності провадив дослідження. Істотний внесок у з'ясування фізичної картини зварювального процесу при зварюванні під флюсом зробили його праці з А.Макарою, що довели ще в 1943 р. наявність дугового процесу під шаром флюсу. В післявоєнні роки він активно включився в дослідження процесів металургії зварювання, теплових процесів при нагріванні і плавленні електродного дроту. Дослідження Б.Патоном процесу нагрівання електрода при автоматичному зварюванні під флюсом довело, що при більшій щільності струму тепловиділення в електроді від проходження струму стає зіставним з його нагріванням від дуги. Це веде до істотного зростання вагової швидкості плавлення електрода (тобто до збільшення продуктивності процесу) і зміни характеру проплавлення шва. Ці дослідження стали теоретичною базою для розробки в 1948 р. способу і технології зварювання під флюсом тонким електродним дротом. Спосіб, що дістав назву шлангового напівавтоматичного дугового зварювання під флюсом, дав змогу підняти продуктивність і якість зварювання криволінійних, наріжних та інших швів складної конфігурації, недосяжних для зварювання автоматами у монтажних і заводських умовах. Апаратура, розроблена для його реалізації, стала технологічною і конструктивною базою для нової генерації зварювальної техніки.

В результаті досліджень залежності параметрів зварних швів від напруги на дузі та інших умов механізованого зварювання Б.Патон заклав основи нового наукового напрямку — автоматичного регулювання зварювальних процесів дією на дугу і на параметри шва через постачальну систему. Було сформульовано принципи автоматичного регулювання процесу зварювання через джерело живлення, розроблено різноманітні типи регуляторів напруги дуги при живленні змінним струмом. Ці розробки поклали початок науково обґрунтованим методикам розрахунку і конструювання трансформаторів для автоматичного зварювання.

Очоливши в 1953 р. Інститут електрозварювання, Б.Патон став організатором широкого фронту цілеспрямованих фундаментальних досліджень, що стали основою для створення та застосування багатьох способів зварювання: напівавтоматичного, в середовищі захисних газів, електрошлакового, мікроплазмового та ін. Вагомим результатом вивчення явищ і процесів, що виникають при проходженні електричного струму через різноманітні середовища, стало формування нової перспективної галузі якісної металургії — спеціальної електрометалургії, що об'єднала такі способи отримання рафінованих металів, як електрошлаковий, електронно-променевий, плазмово-дуговий переплави.

В 50-ті роки Б.Патон сконцентрував зусилля колективу дослідників на поглибленому вивченні природи щойно виявленого електрошлакового процесу, на визначенні його тривалості та автоматизації основних режимних параметрів з одночасною розробкою технології застосування цього процесу. Цей напрямок поділився на два взаємопозв'язаних відгалуження, одне з яких продовжувало розвиватися в напрямку зварювальних технологій, а інше вийшло за їх рамки і незабаром склало серію самостійних електрошлакових технологій, що стали базою виникнення нової галузі — спеціальної електрометалургії. У найстисліші терміни