Фамилия Мамраева — женская форма фамилии Мамраев, и её происхождение ведёт к личному имени или прозвищу Мамрай. Основа здесь — тюркское слово «мамра», которое в ряде тюркских языков, включая казахский и башкирский, означает «безмятежный», «спокойный», «тихий». В переносном смысле так могли назвать человека с мягким, неконфликтным нравом. Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или на й: Мамрай → Мамраев.

Модель образования типична для русских фамилий, возникших на восточных окраинах государства: к тюркскому корню прибавили русский патронимический суффикс, означающий «сын Мамрая». Такая схема массово работала в XVI–XIX веках, когда татары, башкиры и другие народы Поволжья и Приуралья принимали православие и получали фамилии по отцу. Следовательно, носители фамилии Мамраев — потомки крещёного тюрка по имени Мамрай.

Встречается фамилия в основном в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане. Это сужает круг поиска: предки, скорее всего, были из числа тептярей, мишарей или башкир, перешедших в русское сословие. Редкость фамилии говорит о том, что родоначальник жил в небольшой общине, и фамилия не распространилась широко.

Ударение, судя по типовому произношению, падает на второй слог: Мамра́ева. Вариант с ударением на первый слог (Ма́мраева) встречается реже и может быть местным диалектным сдвигом. В написании путаницы обычно не возникает: фамилия однозначна, без чередования букв, и её легко отличить от похожей Мамратова (от имени Мамрат).