Родился в 1914 в селе Городище, ныне город Черкасской области, в семье рабочего. Украинец. Член КПСС с 1941. Окончил 7 классов.

В Советской Армии с 1933. Окончил Харьковскую военно-авиационную школу летчиков-наблюдателей в 1936.

На фронтах Великой Отечественной войны с октября 1942.

Штурман 82-го гвардейского бомбардировочного авиационного полка (1-я гвардейская бомбардировочная авиационная дивизия, 2-я воздушная армия, 1-й Украинский фронт) гвардии капитан Мамай к марту 1945 совершил 139 боевых вылетов на разведку и бомбардировку различных военных объектов, скоплений войск противника, нанеся ему ощутимый урон. В воздушных боях в составе группы сбил 11 вражеских самолетов.

Звание Героя Советского Союза присвоено 27.6.45.

Награжден орденом Ленина, 2 орденами Красного Знамени, орденом Отечественной войны 1 степени, медалями.

Погиб при выполнении боевого задания 16.4.1945.