Родился в Москве в семье психиатра. Окончил лесотехнический институт, до 1974 г. преподавал математику в школах рабочей молодежи. По замечанию В. Козака, «подлинная жизнь Мамлеева протекала в подполье». С 1953 г. он занимался индийской философией, эзотерикой и оккультизмом, написал более ста произведений, которые в те годы, естественно, не могли быть опубликованы на родине. В 1974 г. Мамлеев эмигрировал, до 1983 г. жил в США, затем переселился во Францию. Его произведения публиковались в альманахе М. Шемякина «Аполлон 77», в журналах «Гнозис» и «Эхо». В 1980 г., после выхода в США сборника «Небо над адом», Мамлеев был принят в члены ПЕН-клуба. В конце 80-ых увидели свет романы Мамлеева «Московский гамбит» (о московских эзотерических кружках 60-ых годов) и «Шатуны». В 1994 г. Мамлеев вернулся в Россию. Известный русский «эзотерик-концептуалист» Александр Дугин высказался о Мамлееве так: " Юрий Витальевич Мамлеев не совсем писатель, назвать его произведения литературой не поворачивается язык. Но и нефилософ он. Где-то посередине, где художество плюет на стиль, а умозрение не ведает строгости".