Фамилия Мамлютова — женская форма фамилии Мамлютов, а та, в свою очередь, образована от мужского личного имени или прозвища Мамлют. Это редкая и довольно загадочная фамилия, корни которой уходят в тюркскую языковую среду.

Самый вероятный источник — тюркское имя Мамлют, которое является диалектной или народной формой арабского имени Мамлюк (مملوك). В арабском языке «мамлюк» означает «раб», «невольник», но в истории это слово получило совсем иной, почти элитарный смысл. Мамлюками называли воинов-рабов в Египте, которые в итоге сами захватили власть и основали династию, правившую столетиями. Однако в обиходе у татар, башкир и других тюркских народов имя Мамлют (или Мамлюк) давали с обережной функцией: считалось, что «рабское» имя отведет от ребенка сглаз и злые силы. Никакого унизительного оттенка оно не несло — это была распространенная практика имянаречения.

Суффикс -ов в основе фамилии (Мамлют + ов) — классический русский патронимический суффикс, указывающий на принадлежность: «сын Мамлюта». Фамилия Мамлютова, таким образом, означает «дочь/потомок того, кого звали Мамлютом».

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием татар и башкир — это Татарстан, Башкортостан, а также Оренбургская, Челябинская области. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении: скорее всего, родоначальник был жителем конкретной деревни или аула, и фамилия закрепилась в одном-двух родах, не получив широкого распространения.

Встречаются также варианты написания с буквой «ю» в корне (Мамлютова) и с буквой «и» (Мамлитова), но первый вариант более устойчивый и этимологически точный, так как сохраняет связь с исходным тюркским звучанием. Социальный статус предков-носителей этой фамилии, скорее всего, был крестьянским или мещанским — типичная среда бытования подобных патронимических фамилий у тюркских народов России.