Родился ок.1335. Судя по имени и родовому прозвищу "Киян" Мамай принадлежал к местной асской, аланской знати, корни которой уходят в скифско-сарматский период.

Со второй половины 1350-х годов Мамай был наместником Крыма и Северного Причерноморья. С 1357 при хане Бердибеке он занимал должность беклярбека, одну из двух главных в администрации Золотой Орды. В его функции входило руководство армией, внешними делами и верховный суд.

Мамай был женат на дочери хана Бердибека, после убийства которого ханом Кульпой в 1359 пресеклась законная династия батуидов на престоле Золотой Орды. В 1359 Мамай объявил Кульпе войну. Поскольку Мамай не был чингизидом и официально не мог быть ханом, в августе 1361 он провозгласил ханом своего ставленника Абдуллу (Абдуллаха) из рода батуидов. Однако другие претенденты на власть в Золотой Орде отказались признавать его власть. В Орде началась т.н. "Великая замятня". На протяжении с 1359 по 1370 Мамаю пришлось с переменным успехом воевать с девятью ханами Золотой Орды.

К 1366 ему удалось поставить под свой контроль западную часть Золотой Орды (от Крыма до правого берега Волги). Его ставка находилась в городе Орда в низовьях Днепра (на территории современного Каховского водохранилища). Временами (1363, 1367"1368, 1372"1373) ему удавалось овладевать столицей " Сараем на левом берегу Волги.

Не находя поддержки среди восточных ханств, во внешней политике Мамай ориентировался на сближение с европейскими государствами (Генуей, Великим княжеством Литовским, Венецией и рядом других).

В июне 1370 хан Абдуллах умер. Новым ханом был провозглашён 8-летний Мухаммед-Булак (Бюлек) также из рода батуидов, который оставался ханом Мамаевой Орды вплоть до 1380.

Отношения Мамая с Москвой были весьма противоречивыми и изменчивыми. На первых порах своего правления Мамай оказывал поддержку Москве. В 1363 между Мамаем и митрополитом Московским Алексием, фактическом правителе Московского княжества при малолетнем князе Дмитрии Иоанновиче, было заключено "докончание" (договор) об уменьшении дани, взимаемой с Руси. Также есть версия, что перед этим Мамай способствовал освобождению митрополита Алексия из заточения в Литве, в котором последний находился в 1358"1359.

В 1363 Мамай выдал ярлык на великое княжение малолетнему московскому князю Дмитрию, который, таким образом, признал свою зависимость именно от Мамая и его хана Абдуллаха, а не от хана Мурада, сидевшего в Сарае. Москвичам показалось, что партия Мурада сильнее, и они выхлопотали и у него ярлык для Димитрия. Узнав о двурушничестве москвичей, Мурад отдал ярлык Дмитрию Суздальскому, но московские бояре изгнали его и опустошили его суздальские владения. В 1370 Мамай отнял у Дмитрия великое княжение и передал его Михаилу Александровичу Тверскому.

В 1371 Дмитрий лично приехал в Мамаеву Орду и в итоге получил обратно из рук нового мамаева хана, Мухаммада-Булака, ярлык на великое княжение. В 1374 происходит окончательный разрыв между Москвой и Мамаевой Ордой и начинается "Великое розмирье".

В 1377 молодой хан Тохтамыш при поддержке войск Тамерлана приступил к завоеванию Золотой Орды. Весной 1378 после того, как пала её восточная часть, Синяя Орда со столицей в Сыгнаке, Тохтамыш вторгся в западную часть, Белую Орду, контролируемую Мамаем. К апрелю 1380 Тохтамыш сумел захватить всю Золотую Орду вплоть до северного Приазовья, включая город Азак (Азов). Под контролем Мамая оставались лишь его родные половецкие степи " Северное Причерноморье и Крым.

В этих условиях Мамай организовал масштабный поход на Русь, но русские предупредили его выступление и первыми двинулись к Дону. Мамай, не мобилизовав всех своих ресурсов, был вынужден начать сражение, в ходе которого 8.09.1380 его войско было разбито в Куликовской битве. Мамай бежал в Крым, где собрал большое войско, но в Куликовской битве погиб малолетний хан Мухаммед-Булак, при котором Мамай был беклярбеком, а без законного хана его власть потеряла легитимность.

Наступавший с востока Тохтамыш был законным потомком Чингизхана. В сентябре 1380 на реке Калке встретились войска Мамая и Тохтамыша. Битва не состоялась, так как на поле боя большая часть войск Мамая перешла на сторону Тохтамыша и присягнула ему. Мамай с остатками своих приверженцев не стал устраивать кровопролития и бежал в Крым, при этом гарем Мамая и знатные женщины из потомства Джучи, которых опекал Мамай, были захвачены Тохтамышем.

После своего поражения от войск Тохтамыша Мамай бежал в Кафу (Феодосия), где имел давние связи и политическую поддержку генуэзцев, но его не впустили в город. Он пытался проникнуть в Солхат (Старый Крым), но был перехвачен разъездами Тохтамыша и убит. Тохтамыш похоронил Мамая с почестями.

Согласно родовой легенде князей Глинских, потомки Мамая были служилыми князьями в Великом княжестве Литовском. Глинские, родовые владения которых находились на землях Полтавской и Черкасской областей Украины, вели свой род от сына Мамая — Мансура Киятовича. Михаил Глинский устроил в Литве мятеж, после провала которого перешёл на московскую службу. Его племянница Елена Глинская — мать Иоанна IV Грозного.