Фамилия Мамраев — редкий случай, когда в основе лежит тюркское личное имя, а не прозвище или профессия. Она образована по стандартной русской модели: к основе Мамрай добавили фамильный суффикс -ев, который в XVI–XIX веках закрепился за потомками человека по имени Мамрай. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Мамра́ев.

Имя Мамрай — сложное. Первая часть «мам» восходит к тюркскому «мам» или «мамай» — так называли знатного человека, военачальника, иногда просто «сильного, крепкого». Вторая часть «рай» — это либо арабское «рай» (мнение, совет), либо тюркское «рай» (стадо, табун). В сумме имя можно истолковать как «советник вождя» или «владелец большого табуна» — типичное для кочевых народов составное имя, указывающее на социальный статус или богатство.

Прямая параллель — фамилия Мамаев, которая гораздо чаще встречается в России. Мамраев — её более редкий вариант, сохранивший полную форму имени без усечения. Встречается она преимущественно в регионах, где исторически был силён тюркский компонент: в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также среди башкир и татар. В русской среде фамилия почти не фиксируется.

С точки зрения сословного происхождения, носители фамилии Мамраев в подавляющем большинстве были государственными крестьянами или однодворцами. Дворянских родов с такой фамилией в Российской империи не зафиксировано. Это значит, что предки не владели крепостными и не служили по «Табели о рангах», а жили своим трудом — пахали, торговали, служили ямщиками.

В написании фамилии возможна вариативность: в дореволюционных метрических книгах можно встретить «Мамраевъ» и реже «Мамраев». Современное написание окончательно закрепилось после реформы орфографии 1918 года. Других вариантов, вроде Мамраевский или Мамраинов, не существует.