Фамилия Мамлеева происходит от мужского мусульманского имени Мамли (Мамлей). В переводе с арабского оно означает «совершенно полный, переполненный» или «абсолютно счастливый». Это древний татарский род, представители которого в боярских книгах за 1680 год значатся князьями. Титул сохранила и ветвь семьи, принявшая православие: в жалованной грамоте Петра I от 31 декабря 1703 года новокрещены Алексей и Василий Никитичи Мамлеевы названы князьями. Позже, определениями Сената 1839 и 1855 годов, их потомков официально признали в российском княжеском достоинстве и внесли в V часть родословной книги Пензенской губернии.

Родословная Мамлеевых начинается с раздельного акта 1627 года — документа о разделе поместий между четырьмя братьями, сыновьями Енак мурзы Мамлеева. Сам Енак мурза был военачальником темниковских мурз, владел крупными землями и крепостными, а также основал деревню Енаково (Тарханское) в бывшей Пензенской губернии. О родоначальнике фамилии — очевидно, мурзе по имени Мамлей, перешедшем на русскую службу, — точных сведений в архивах пока нет.

Род быстро разрастался, поместья дробились, но Мамлеевы несли службу исправно, участвуя в походах «с начала и до отпуску». За это они получали от царей дополнительные пожалования земель и крестьян. Указом Павла I от 13 ноября 1797 года их вернули в «благородное состояние предков», когда они проживали в Краснослободской округе Пензенской губернии. Уже в 1798 году часть рода переселилась в деревню Муслимкино Саратовской губернии.

В Пензенской губернии нетитулованные дворяне Мамлеевы (и православные, и мусульмане) входили во II и VI части родословной книги. Мусульманская ветвь, носившая титул мурз, продолжалась также в Уфимской губернии. Мамлеевы всегда были видными представителями татарской интеллигенции. Например, в конце XIX века коллежский секретарь Салих мурза Ханмурзин сын Мамлеев занимал пост ответственного секретаря Духовного собрания мусульман Европейской части России — фактически второго человека после муфтия.