Фамилия Мамлиенко образована от личного имени Мамли, которое, скорее всего, является диалектной формой имени Мамиль. В тюркской и арабской традиции Мамилом называли священного верблюда. Согласно преданию, этот верблюд происходит от того самого животного, на котором путешествовал пророк Магомет. Таких верблюдов использовали для отвоза царских подарков в Мекку, что придавало имени сакральный и почётный оттенок.

Суффикс -енко в фамилии — типичный для украинской и южнорусской ономастики. Он передаёт значение «сын» или «потомок». Таким образом, Мамлиенко буквально понималось как «сын Мамли». Со временем отчество закрепилось за родом и перестало зависеть от поколения.

В отличие от распространённых фамилий на -ов или -ин, модель с -енко реже встречается в северных регионах, но широко бытует на Левобережной Украине, в Подонье и на Кубани. Это указывает на возможную географию предков носителей фамилии Мамлиенко.

Само исходное имя Мамли — редкое, что делает фамилию уникальной. Она не связана с ремеслом или внешностью, а восходит к личному прозвищу с религиозным подтекстом. Если верна версия о связи с Мамилом, то предок человека с такой фамилией мог получить имя в честь священного животного, что в дохристианской или раннеисламской среде считалось благословением.