Фамилия Мамелина образована от прозвища Мамеля. Скорее всего, его давали женщине, которая кормила грудью чужих детей — кормилице, старшей няне. В народе такую женщину называли «мамка» или «мамеля». Дочь или более поздний потомок этой женщины получали фамилию по её прозвищу.

Есть и другая версия, менее вероятная: Мамелей могли называть избалованного, сильно привязанного к матери ребёнка. Но в русской традиции прозвища чаще давали по социальной роли или занятию, а не по чертам характера, поэтому версия с кормилицей выглядит убедительнее.

Фамилия построена по простой модели: основа «Мамел-» плюс суффикс «-ин», который в русском языке указывает на принадлежность («чей?» — Мамелин, то есть «сын или дочь Мамели»). Такая модель типична для фамилий, произошедших от прозвищ, оканчивающихся на гласный.

Встречается и экзотическая гипотеза: якобы прозвище связано со словом «мамлюк» — воин личной гвардии египетских султанов. Но это натяжка: «мамлюк» и «мамеля» звучат по-разному, а бытование такого слова в русских деревнях маловероятно. Скорее всего, эту версию придумали для красоты, опираясь на случайное созвучие.

Ещё одно возможное объяснение — от глагола «мямлить», то есть говорить невнятно. Тогда Мамелей прозвали человека с дефектами речи. Однако и здесь форма «мамеля» не совпадает с «мямлей»: в прозвище слышится корень «мам-», а не «мям-». Поэтому версия с кормилицей остаётся основной.

Таким образом, фамилия Мамелина, скорее всего, указывает на то, что предок по женской линии был кормилицей или нянькой.