Предположительно М. отождествляют с одноименной мученицей, упомянутой в сир. Мартирологе Карка-де-Бет-Селох Vat. syr. 160 (BHO, N 807) вместе с еп. сщмч. Нирсой (пам. 20 нояб.) и с мучениками из Бет-Гармая, пострадавшими при Шапуре II. Однако не все исследователи разделяют это мнение (напр., П. Дево).
Наиболее раннее известное изображение М. (под 5 окт.) находится в Минологии имп. Василия II (Vat. gr. 1613. Р. 91, 1-я четв. XI в.). Мученица изображена коленопреклоненной (или ползущей на коленях), на ней светлые одежды, написанные серо-синим тоном, полностью покрывающие ее фигуру: широкий хитон с шитыми вставками у плеча, платье с длинными рукавами, на голове плат. Святая прикрывает левой покровенной рукой голову, из раны на к-рой капает кровь, лик ее обращен к зрителю, а глаза подняты к ране. Два молодых палача, один с мечом в ножнах, камнями побивают мученицу. Фоном композиции служит гористый ландшафт, контуры фигуры М. повторяются в очертаниях горы пурпурного цвета, символизирующего избранность и страдание.
В последующих лицевых минологиях образ М. имеет иную трактовку, более традиционную для визант. искусства. Фигура святой появляется рядом с мц. Харитиной, память к-рой приходится на тот же день. Их фигурки в виде маргинальных миниатюр украшают страницы минология в рукописи лицевого Евангелия с Синаксарем (Vat. gr. 1156. Fol. 256v, 3-я четв. XI в.). М. стоит справа от мц. Харитины, имя к-рой упоминается первым, она облачена в синий мафорий и красное платье, в правой руке - белый крест, левая покрыта либо держит камень (так можно атрибутировать небольшое белое пятно). Обеих мучениц изображали в настенных минологиях храмов визант. периода на Балканах, напр. в нартексе ц. вмч. Георгия в Старо-Нагоричино (1317-1318), с греч. подписью, рядом с М. ошибочно подписана дата - 6, а не 5 окт. В соборе в честь Успения Пресв. Богородицы мон-ря Грачаница (ок. 1320) на столбе в сев. нефе храма М. представлена слева от мц. Харитины, обе изображены по колени, на М. мафорий красного цвета, светло-зеленое платье, в правой руке крест, левая под покровом, слав. подпись. В росписи притвора (1561) ц. св. Апостолов (Св. Спаса) в Печской Патриархии воспроизведена композиция, восходящая к Минологию имп. Василия II. На своде центральной травеи вост. нефа изображено побиение камнями М., к-рая стоит на коленях, укрываясь от 2 палачей.
В рус. лицевых подлинниках образ М. (под 5 окт.) имеет вариации. Сводный иконописный подлинник XVIII в. сообщает, что М. «подобием аки Харитина, одежда на ней белая» (Филимонов. Иконописный подлинник. С. 167); в подлиннике под редакцией С. Т. Большакова также рекомендовалось писать обеих святых сходно: «И святыя мученицы Мамелфы такова ж», одежды ее имели контрастные цвета: «риза празелен, испод киноварь» (Большаков. Подлинник иконописный. С. 36). В руководстве акад. В. Д. Фартусова приводится описание облика М. (Мамелхфы), восходящее к к-польским образцам эпохи Македонской династии нач. XI в.: она - «типа персидского; молода, но не юна, так как была жрицей; в белом подпоясанном хитоне с широкими рукавами и с распущенными волосами» (Фартусов. Руководство к писанию икон. С. 38).