Фамилия Мардонаева — редкий случай, когда вопросов больше, чем ответов. В ней нет ни одного из распространённых славянских суффиксов (-ов, -ин, -ский), а окончание -ева указывает на женскую форму. Мужской вариант — Мардонаев. Основа фамилии «Мардон» не встречается в русских именах, прозвищах или названиях ремёсел. Это почти наверняка указывает на иноязычное происхождение.

Скорее всего, фамилия образована от имени или прозвища Мардон, которое пришло из тюркских или иранских языков. В тюркских языках «мард» или «мерд» означает «мужчина», «мужественный», а суффикс -он может быть аффиксом принадлежности или частью составного имени. То есть Мардон могло значить «настоящий мужчина» или «мужественный человек». В иранских языках (осетинском, таджикском) слово «мард» имеет то же значение — «муж», «герой». Фамилии на -ев, образованные от восточных основ, типичны для народов Кавказа и Поволжья, где русский суффикс присоединялся к местным именам при оформлении документов.

Другая, менее вероятная версия — связь с библейским именем Мардохей (Мордехай). Фамилия могла возникнуть в среде горских евреев, где имя Мардохай давало основу Мардон. Но в таком случае форма обычно сохраняет более узнаваемый вид — Мардохаев, Мардохин. Вариант Мардонаев ближе к тюркской фонетике.

Географически фамилия встречается в Дагестане, Чечне, Ингушетии, а также среди татар и башкир. Встречаемость крайне низкая, что говорит о локальном бытовании — возможно, в одном селе или роде. Сословная принадлежность предков неясна: фамилия не даёт подсказок ни о дворянстве, ни о крестьянстве. Если основа действительно тюркская, носители могли быть как воинами, так и ремесленниками.

Единственное, что можно сказать наверняка: фамилия Мардонаева — не русская по корню, а результат взаимодействия языков, где местное имя «Мардон» получило русское патронимическое окончание. Точное значение зависит от того, какой язык считать исходным, но «мужественный» — самый вероятный перевод.