Фамилия Мамельфина — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не прозвище, а календарное церковное имя, которое в народе переделали до неузнаваемости. Исходная форма — женское имя Мамельфа (или Мамелфа). В святцах ему соответствует греческое Мамельфа, а ещё чаще — Мамелфа-Харитина, но в русском обиходе имя упростили до благозвучного «Мамельфа». Это значит «сладкая, медовая» — от греческого «мели» (мёд). Так что предок носительницы фамилии, скорее всего, был женщиной по имени Мамельфа, а её потомки получили фамилию по матери.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Мамельфин, то есть сын или дочь Мамельфы. В русской ономастике фамилии на -ин чаще образовывались от основ, оканчивающихся на -а или -я, и Мамельфина — типичный пример такого патронима (точнее, матронима, если вести род по женской линии). В крестьянской среде матронимы встречались реже, чем патронимы, но если женщина оставалась главой семьи после смерти мужа или была уважаемой вдовой, её имя могло закрепиться за детьми.

Географически фамилия привязана к центральным и северным губерниям России. В переписях XIX века Мамельфины встречаются в Вологодской, Костромской и Ярославской губерниях — там имя Мамельфа было относительно распространено. В южных регионах, где преобладали греческие и украинские формы, фамилия почти не фиксируется.

Интересная деталь: в некоторых говорах имя Мамельфа произносили как «Мамельха», откуда могла возникнуть параллельная фамилия Мамельхин. Но Мамельфина — более точное отражение церковного написания. Встречается также вариант Мамельфов, но он образован по другой модели (с суффиксом -ов) и встречается реже.

Сегодня фамилия остаётся малочисленной. Её носители — в основном потомки крестьян из северных и центральных областей. Никаких знаменитых дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её простонародное происхождение.