Ursula Mamlok wurde 1923 in Berlin geboren, wo sie schon früh mit ihrer musikalischen Ausbildung begann. Sie besuchte die Grundschule in der Pestalozzistraße, dann das Fürstin-Bismarck-Lyzeum (heute Sophie-Charlotte-Oberschule). Aufgrund ihrer jüdischen Herkunft von den Nationalsozialisten verfolgt, floh sie mit ihrer Familie aus Berlin und wanderte 1939 nach Ecuador zu Verwandten aus.
Nur ein Jahr später, im Alter von 17 Jahren, verließ sie Ecuador ohne ihre Eltern, um in New York ein Stipendium an der Mannes School of Music anzutreten. Die ersten Monate konnte sie bei einem ebenfalls emigrierten Geschäftsfreund des Vaters in der Bronx unterkommen. Finanziell überleben konnte sie dank zweier anonymer Gönnerinnen der Mannes School. Ihren Eltern war es erst ein Jahr später möglich, in die USA einzureisen.
Im Sommer 1944 besuchte sie für einige Monate das berühmte Black Mountain College, bekannt für seine Nähe zum Bauhaus und die Vielzahl namhafter Dozenten wie Walter Gropius, Albert Einstein oder Ernst Krenek, bei dem sie die Meisterklasse belegte und erstmalig mit der Lehre Arnold Schönbergs konfrontiert wurde. 1947 heiratete sie den aus Hamburg stammenden Dwight (Dieter) Mamlok, der über einen Kindertransport aus Deutschland fliehen konnte. Er arbeitete als Geschäftsmann und war nebenbei schriftstellerisch tätig, ohne jedoch jemals verlegt worden zu sein.
In den folgenden Jahren in New York studierte Ursula Mamlok Komposition bei Roger Sessions, Jerzy Fitelberg, Stefan Wolpe und schließlich bei dessen Schüler Ralph Shapey, der einen besonders nachhaltigen Einfluss auf ihre künstlerische Entwicklung und den radikalen Wandel ihres Kompositionsstils hatte. Mit 32 Jahren nahm sie noch einmal ein Studium an der Manhattan School of Music auf, um den Bachelor und Master of Music abzuschließen. Ein für damalige Verhältnisse nicht selbstverständlicher Entschluss. Der dadurch erlangte Abschluss ermöglichte ihr schließlich eine akademische Dozententätigkeit. Sie unterrichtete Theorie und Komposition an der New York University, der Columbia University, an der Temple University und über vierzig Jahre (noch bis 2003) an der Manhattan School of Music.
Überlegungen nach Europa zurückzukehren, bestanden für Ursula und Dwight Mamlok Anfang der 1960er Jahre. Deutschland war dabei nie im Gespräch und am Ende entschieden sich beide in New York zu bleiben auch auf Grund der sich für beide positiv entwickelnden beruflichen Perspektiven. 1947 wurde erstmals ein Werk Ursula Mamloks in der berühmten „Town Hall“ aufgeführt und in der „New York Times“ erwähnt. Doch erst ab den 1960ern wurde ihre Musik kontinuierlich in den USA aufgeführt. Zu dieser Zeit hatte sie endgültig zu dem ihr eigenen Kompositionsstil gefunden, dem sie unabhängig von Erfolg bis heute treu blieb. Viele renommierte US-amerikanische Interpreten führten Ursula Mamloks Werke über die Jahre auf, Lucy Shelton, Charles Neidich oder das Continuum Ensemble New York, um nur einige Vertreter zu nennen. Ein Meilenstein ist aber sicher das Orchesterwerk „Constellations“, das im Auftrag der San Francisco Symphony entstand und 1994 unter der Leitung von Herbert Blomstedt uraufgeführt wurde.
2006, nach dem Tod ihres Mannes, kehrte Ursula Mamlok nach Berlin zurück, natürlich mit ihrem in New York erworbenen Baldwin Flügel im Gepäck. Eine mutige Entscheidung für die inzwischen 83jährige und gleichzeitig Startschuss in eine zweite Karriere. Über die Zusammenarbeit mit der Musikwissenschaftlerin Bettina Brand konnten renommierte Ensembles wie das Klenke Quartett, musikFabrik oder Ensemble SurPlus, etablierte Musiker wie Kolja Lessing, Holger Groschopp oder Jakob Spahn für ihre Musik begeistert werden, so dass sie als Komponistin in den Kreisen der zeitgenössischen Musik auch hier bald ein Begriff war. Sie reist seitdem leidenschaftlich zu fast jeder Aufführung ihrer Musik, berichtet an Schulen und auf Veranstaltungen über ihr Leben und komponiert weiterhin für Musiker auf beiden Seiten des Ozeans. Das persönliche Zusammentreffen mit dem Schweizer Oboisten und Komponisten Heinz Holliger markiert bis heute einen für sie sehr wichtigen künstlerischen Austausch.
2013 wurden in der Berliner Philharmonie anlässlich ihres 90. Geburtstags ihre Werke aufgeführt und im November desselben Jahres erhielt sie das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse. Bereits 2012 erschien die Biografie „Time in Flux– Die Komponistin Ursula Mamlok“ von Habakuk Traber im Böhlau-Verlag. Ihr Werk ist bisher u.a. auf vier CDs bei dem New Yorker Label Bridge Records veröffentlicht. Ihre Kompositionen sind bei Edition Peters und Boosey & Hawkes Bote & Bock verlegt.