Фамилия Мамылин принадлежит к распространённому типу русских фамилий на -ин. Такие фамилии обычно образовывались от основ, оканчивающихся на -а или -я, с помощью притяжательного суффикса -ин, который отвечал на вопрос «чей?». То есть Мамылин — это «сын Мамыли» или «человек из рода Мамыли».

Сама основа Мамыл- — это, скорее всего, прозвище или неканоническое имя. В русских говорах слово «мамыга» или «мамыка» означало «маменькин сынок», «неженка», «избалованный ребёнок». В диалектах Вологодской и Архангельской губерний «мамылить» значило «мешкать», «делать что-то вяло, нерасторопно». Таким образом, прозвище Мамыла могли дать либо чересчур изнеженному человеку, либо, наоборот, медлительному и ленивому. Вторая версия менее лестная, но более конкретная с точки зрения бытовой характеристики.

Существует и менее вероятная версия, связывающая фамилию с тюркским корнем «мамыл» — «спокойный», «тихий». Однако для центральных и северных регионов России, где фамилия встречается чаще, эта гипотеза выглядит натянутой. Скорее всего, перед нами чисто русское прозвище, которое закрепилось за родом.

Интересная деталь: фамилия Мамылин не имеет «дворянского» суффикса -ский и не встречается среди старых боярских родов. Это указывает на её крестьянское или посадское происхождение. Предки современных Мамылиных, вероятно, были либо землепашцами, либо ремесленниками, получившими фамилию по уличному прозвищу главы семьи в XVI–XVII веках, когда фамилии на -ин активно закреплялись за простыми сословиями.

В дореволюционных метрических книгах фамилия чаще всего фиксировалась в Тверской, Ярославской и Костромской губерниях. Это позволяет предположить, что основное гнездо фамилии — Верхнее Поволжье. Встречаются варианты написания через «о» (Мамылин и Момылин), что характерно для местного акающего произношения, но орфографически верным считается написание через «а».