Фамилия Мардуева — женская форма от Мардуев, а та, в свою очередь, образована от мужского личного имени или прозвища Мардуй. В русской ономастике это довольно редкий случай, когда основа оканчивается на -уй, что сразу выделяет фамилию из ряда типичных «овских» и «инских» окончаний.

Самая вероятная версия — происхождение от тюркского имени Мардуй (или Мурдуй). В тюркских языках корень «мард» (или «мурд») может означать «мужественный», «храбрый», а также восходить к арабскому «мард» — «человек». Суффикс -уй в тюркских именах часто выполнял уменьшительно-ласкательную или принадлежностную функцию, так что Мардуй — это «маленький храбрец» или «сын храбреца». Фамилии на -уев (Мардуев, Мурдуев) характерны для народов Поволжья и Урала — татар, башкир, чувашей, а также для казахов. В русскую среду они попадали через межэтнические браки или при переходе в православие, когда инородческое имя становилось фамилией.

Менее распространённая, но допустимая версия — связь с диалектным русским словом «марда» (в некоторых говорах — «грязнуля», «неряха») или с глаголом «мардать» (пачкать, марать). Тогда Мардуй — прозвище неопрятного человека. Однако тюркская этимология выглядит убедительнее, поскольку фамилия встречается преимущественно в регионах с тюркским населением, а не в центральной России.

По словообразовательной модели фамилия Мардуева (Мардуев) принадлежит к продуктивному типу на -ев, который в русском языке закрепился за основами на мягкий согласный или й. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Мардуя» или «из рода Мардуевых». В документах XVIII–XIX веков такие фамилии часто фиксировались с окончанием -евъ, а после реформы орфографии 1918 года потеряли твёрдый знак.

Сословная принадлежность носителей фамилии, скорее всего, была крестьянской или мещанской. Дворянских родов Мардуевых в российских родословных книгах не значится. Географически фамилия встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также среди казахских родов. Встречаются единичные случаи в Сибири, куда фамилия могла попасть с переселенцами.

Известных исторических личностей с фамилией Мардуева в открытых источниках не зафиксировано, что типично для фамилий, не попавших в элитные слои. Сейчас носители фамилии живут в основном в России и Казахстане, и она сохраняет связь с тюркским корнем, который для большинства уже неочевиден.