[dr. F.I.N.]

Все же Вы не правы. После выполнения TStream.Read позиция курсора меняется и уже указывает не на начало последовательности, а на её конец. Проведите эксперимент:
Содержимое файла [123456789]
Паттерн [23]
Какой результат вернет Ваша функция? Отвечаю: 3. А все потому, что нашли паттерн в позиции 1 (как и полагается), произвели чтение паттерна длиною в 2 байта. Итого 2+1 = 3.
Поправить можно так:

Код:

function PatternSearch(aPattern: TBytes; aFileName: String): LongInt;
var
  F: TMemoryStream;
  Buf: TBytes;
  Len, Step: LongInt;
begin
  F := TMemoryStream.Create;
  F.LoadFromFile(aFileName);
  try
    Len := Length(aPattern);
    SetLength(Buf, Len);
    Step := -1;
    try
      repeat
        Inc(Step);
        F.Seek(Step, soFromBeginning);
        F.ReadBuffer(Buf, Len);
      until CompareMem(Buf, aPattern, Len);
      Result := Step;
    except
      Result := -1;
    end;
  finally
    F.Free;
  end;
end;

Да и как-то грубо использовать эксепшен для завершения функции - не находите? Что Вам мешает отслеживать размер файла, количество считанных байт, позицию курсора?