Фамилия Мардаев образована от личного имени Мардай. Основа здесь — тюркское имя Мардай, которое в свою очередь восходит к арабскому «мард» (мужчина, муж) или к персидскому «мард» (мужественный, храбрый). В татарской и башкирской среде имя Мардай было распространено как вариант имени Мардан, означающего «мужественный». Суффикс -ев указывает на русскую модель фамилии, типичную для фамилий тюркского происхождения: так оформляли фамилии крещёных татар, башкир и других народов Поволжья.

Географически фамилия Мардаев чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. В этих регионах фамилия фиксируется в метрических книгах и ревизских сказках XIX века, где носители записаны как государственные крестьяне или тептяри — сословие, платившее подати и несшее повинности. Предки современных Мардаевых, скорее всего, были земледельцами или скотоводами, а само имя Мардай могло быть дано как пожелание силы и стойкости.

Встречается и другая, менее вероятная версия: от тюркского слова «марда» (грязь, болото) — тогда прозвище могло относиться к человеку, жившему у болотистой местности. Но ономастика чаще связывает фамилию с личным именем, поскольку суффикс -ев в русской традиции почти всегда прикрепляется к основе имени, а не к нарицательному слову.

В документах XVII–XVIII веков фамилия не встречается, что типично для позднего оформления фамилий у нерусских народов. Массово Мардаевы записаны только после ревизий XIX века, когда крестьянские фамилии стали обязательными. В советское время фамилия не меняла форму, хотя в некоторых переписях встречается вариант Мардаев с ударением на втором слоге, что свойственно татарскому произношению.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Марданов, Мардашов, Мардасов — показывает, что все они восходят к одному корню «мард», но различаются суффиксами: -ов, -ев, -ин, -шов. Мардаев — один из самых распространённых вариантов, особенно в Башкортостане, где на 100 тысяч населения приходится около 30–40 носителей.