Фамилия Мамбетали — редкий случай, когда основа почти без изменений перешла из личного имени в фамилию. Её источник — составное тюркское имя Мамбетали, распространённое у многих народов Средней Азии, Казахстана, Башкортостана и татар. Первая часть, Мамбет, — это местный вариант имени Мухаммед (Магомет), адаптированный фонетикой тюркских языков. Вторая часть, Али, восходит к имени четвёртого праведного халифа Али ибн Абу Талиба. Сложение двух имён Пророка и его зятя — традиционный приём в мусульманской ономастике: так ребёнку давали двойную духовную защиту.

Главное отличие фамилии Мамбетали от большинства русских фамилий — отсутствие типичных суффиксов принадлежности (-ов, -ев, -ин). Она застыла в форме полного имени, что характерно для народов, у которых фамилии складывались поздно, часто уже в советское время, при паспортизации. В метриках и документах XIX — начала XX века носитель мог записываться просто как Мамбетали, а его сын — как Мамбеталиев. Но в итоге закрепился именно вариант без суффикса, что делает фамилию прозрачной по происхождению, но редкостной по модели.

Встречается фамилия прежде всего у казахов, киргизов, башкир и татар, реже — у ногайцев и каракалпаков. В русском контексте она почти всегда указывает на недавнюю миграцию предков из Средней Азии или Поволжья. Сословно предки были либо скотоводами-кочевниками, либо крестьянами-мусульманами, и фамилия не несёт следов дворянского или купеческого статуса — она бытовая, семейная, без административного налёта.

Словообразовательный разбор прост: корень — всё имя, окончание нулевое. Ударение, скорее всего, на последний слог — Мамбетали́, хотя в диалектах возможен перенос на второй или третий. Из однокоренных фамилий той же модели — Мамбет, Алимамбет, Мамбетша; все они восходят к тому же кругу имён, но Мамбетали — один из самых длинных и полных вариантов.