Фамилия Мардаева — женская форма, образованная от мужской Мардаев. В основе фамилии лежит личное имя или прозвище Мардай. Самое вероятное объяснение: это производная форма от крестильного имени Мардарий. Имя Мардарий — редкое, греческого происхождения, в святцах оно встречается, но широкого хождения не имело. В народной речи такие имена часто усекали и добавляли уменьшительный суффикс -ай: Мардай. От этого сокращения и пошла фамилия.

Вторая версия, менее распространённая, связывает фамилию с тюркскими корнями. В некоторых тюркских языках есть слово «марда» — «мужчина», «смелый». Тогда Мардай могло быть прозвищем храбреца или уважаемого человека. Но для русского ономастикона версия с Мардарием выглядит естественнее: фамилия встречается в регионах традиционного проживания русских, а не в зонах активного тюркского влияния.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Мардаев — сын Мардая. Это типичная патронимическая модель, которая закрепилась в качестве фамилии в XVI–XVII веках, когда крестьян и посадских людей начали записывать для податного учёта. Носители фамилии Мардаев (и Мардаева) могли быть выходцами из центральной России или Поволжья — именно там фиксируются ранние упоминания подобных фамилий.

Фамилия редкая, нераспространённая. Встречается в основном в единичных записях, что говорит о небольшом роде или о том, что фамилия не попала в массовые переписи. С точки зрения словообразования интересна тем, что сохранила нечастый суффикс -ай, который в русских фамилиях встречается реже, чем более типичные -а, -я, -уша.