Фамилия Мамедалыева — это женская форма, а мужская — Мамедалыев. Она почти наверняка происходит из мусульманского Закавказья, скорее всего из Азербайджана, и образована от личного имени. В основе лежит имя Мамедалы — местная, азербайджанская форма арабского имени Мухаммад (Мамед) с добавлением имени Али. Сложение двух имён (Мамед + Али) — распространённый в тюркских и кавказских культурах способ дать ребёнку имя, соединяющее имена пророка и его зятя, халифа Али. Суффикс -ев указывает на русскую модель оформления фамилий, которая закрепилась на Кавказе в XIX–XX веках, когда при переписях и в документах имена местных жителей записывали по русскому образцу: к основе добавляли -ов или -ев.

Корень «Мамедалы» — это не фамилия, а имя. То есть фамилия буквально означает «потомок Мамедалы» или «из рода Мамедалы». Встречается она почти исключительно среди азербайджанцев, а также у талышей и лезгин, живущих в Азербайджане или в соседнем Дагестане. В России носительниц этой фамилии можно встретить в городах, куда мигрировали жители Закавказья в советское и постсоветское время.

С точки зрения словообразования фамилия необычна тем, что сохранила полную форму двусоставного имени без усечения — редко, когда в фамилию переходит целое словосочетание. Обычно такие имена стягиваются (Мамедалиев), но здесь ударение, скорее всего, падает на второй слог: Мамедалы́ева. В написании возможна путаница с вариантом Мамед-Алыева через дефис, но в паспортной практике чаще встречается слитное написание.

О дворянском происхождении или принадлежности к определённому сословию говорить не приходится: фамилия массовая, народная, её носили крестьяне, ремесленники, а позже — рабочие и служащие. Никаких сведений о древнем роде или знатных носителях в открытых источниках нет, что типично для фамилий, возникших из личных имён в среде, где фамилии закрепились поздно, уже в советское время.