Sie studierte in den folgenden Jahren Komposition bei Roger Sessions, Stefan Wolpe und schließlich bei dessen Schüler Ralph Shapey, der einen besonders nachhaltigen Einfluss auf die Entwicklung ihres Kompositionsstils hatte. Ausgehend von Schönbergs Methode von der "Komposition mit zwölf nur aufeinander bezogenen Tönen" modifizierte Ursula Mamlok im Lauf der Jahre ihr Ausgangsmaterial nach eigenen Mustern. Charakteristisch für ihre Werke sind komplexe, oft gegeneinander gesetzte Rhythmen. In unterschiedlichsten Besetzungen gelang es ihr, abwechslungsreiche Klangfarben und immer neue Atmosphären zu schaffen.

Sie unterrichtete Komposition an der New York University, der Temple University und über 40 Jahre an der Manhattan School of Music in New York. Ihr Werkverzeichnis umfasst ca. 75 Werke, sowohl Solostücke und Kompositionen für die verschiedensten Kammermusikbesetzungen als auch Werke für Orchester. Sie erhielt zahlreiche Auszeichnungen.

Seit 2006 lebte Ursula Mamlok wieder in ihrer Geburtsstadt Berlin, wo sie am 4. Mai 2016 verstarb.