Mailleux begann seine Motorsportkarriere 1998 im Kartsport, den er bis 2002 ausübte. 2003 wechselte der junge Franzose in die französische Formel Renault, in der er bis 2005 aktiv war. Seine beste Gesamtplatzierung erreichte Mailleux in der Saison 2005, in der er mit einem Rennsieg Fünfter in der Gesamtwertung wurde. Außerdem startete er in den drei Jahren bei einigen Rennen des Formel Renault 2.0 Eurocups. 2006 wechselte der Nachwuchsrennfahrer zu Manor Motorsport in die britische Formel Renault und wurde Zehnter in der Gesamtwertung. In der darauf folgenden Winterserie dieser Formel sicherte sich Mailleux mit vier Siegen in vier Rennen den Meistertitel.
2007 blieb Mailleux bei Manor Motorsport und wagte den Sprung in die Formel-3-Euroserie. Mit einem Sieg belegte er den siebten Platz in der Gesamtwertung. In der Saison 2008 wechselte Mailleux zu Signature-Plus und bestritt seine zweite Saison in der Formel-3-Euroserie. Er gewann ein Rennen in Brands Hatch und wurde Zehnter im Gesamtklassement.