Фамилия Мамеева образована от мужского имени Мамей, которое представляет собой одну из народных форм арабского имени Мухаммед. В переводе с арабского оно означает «прославляемый», «достойный хвалы» — один из эпитетов пророка ислама. Имя Мамей и его варианты (Мамя, Мамай) были широко распространены в тюрко-татарской среде, особенно у татар, башкир и народов Северного Кавказа. В русских документах XV–XVII веков встречаются записи о людях с таким именем, например, крестьянин Мамей Ондреев (Новгород, 1495 год) или казанский мурза Мамей (середина XVI века).

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе имени Мамей добавился типичный русский патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («сын Мамея»). По той же схеме возникли фамилии Мамедов, Мамаев, Мамонов — все они восходят к разным диалектным формам того же арабского имени. Суффикс -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа имени заканчивается на мягкий согласный (й).

Географически фамилия Мамеева чаще всего встречается в Поволжье (Татарстан, Башкортостан), на Северном Кавказе, а также в среде астраханских и сибирских татар. В русском контексте она могла появиться у крещёных татар или у людей, чьи предки носили имя Мамей в качестве мирского, нецерковного прозвища. Сословно носители фамилии могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми — например, в Касимовском ханстве и других татарских княжествах, вошедших в состав России.

Единственное, что можно сказать с уверенностью: фамилия Мамеева хранит память о предке, которого звали Мамей, а значит, в основе её лежит имя, несущее религиозный смысл — прославление Бога.