Писатель, драматург, поэт, философ. Родился 11 декабря 1931 года в Москве, в семье профес­сора психиатрии (в 1940-х репрессирован и погиб в лагерях). Окончил лесотехнический институт в 1955, до 1974 преподавал математику в школах рабочей молодёжи. Подлинная жизнь Мамлеева была подпольной. С 1953 он занимался индийской философией, теосо­фией, эзотерическими и оккультными учени­ями. С 1958 его московская комната становится местом встреч писателей и художников, близких ему по духу. Тогда же появляется в СССР оккультный самиздат. С 1953 по 1973 Мамлеев написал более ста прозаических произведений. В самиздате распространялись его тексты и магнитофонные плёнки с записью его чтений.
Летом 1974 он получил разреше­ние эмигрировать, до 1983 жил в США, затем переселился в Париж. Первая публикация состоялась в 1975 в журналах «Новый журнал» и «Третья волна», позже представительная подборка рассказов появилась в альманахе М. Шемякина «Аполлон-77». После выхода в США на английском языке сборника «The Sky Above Hell» (1980), названного по одному из рассказов — «Небо над адом», писатель был принят в члены ПЕН-клуба. В 1985 он закончил роман «Московский гам­бит», первое описание эзотерических под­польных кружков в Москве 60-х гг. Написан­ный в 1966-1968 роман «Шатуны» только через 20 лет нашёл издателя. В 1994 Мамлеев вернулся в Москву.
Лауреат литературной премии Андрея Белого. Президент «Клуба метафизического реализма ЦДЛ», член американского, французского и российского Пен-клуба, Союза писателей, Союза Литераторов и Союза драматургов России. Основатель литературного течения «метафизический реализм» и философской доктрины «Вечная Россия». Произведения Мамлеева переведены на многие европейские языки. В 2007 указом президента России награжден орденом Дружбы.