Словари фиксируют оба варианта: Мумбаи и Мумбай. Однако в официальных документах используется преимущественно вариант Мумбаи, на который и следует ориентироваться.

Эти названия склоняются. Мумбай и Дубай изменяются по падежам так же, как, например, слово сарай. Правильно в предложном падеже: в  Мумбае, в Дубае.

Ответ, о котором идет речь, был дан несколько лет назад, с тех пор изменилась словарная рекомендация. Сейчас «Словарь собственных имен русского языка» Ф. Л. Агеенко фиксирует: Мумбай (склоняемое существительное). Прежде рекомендовалось: Мумбаи.

Мы исправим старый ответ, чтобы не вводить в заблуждение пользователей портала.

Правильно: Мумбаи (это несклоняемое существительное). Именно такой вариант фиксируют современные лексикографические издания, в их числе: словарь Ф. Л. Агеенко «Собственные имена в русском языке» (М., 2001), «Словарь образцового русского ударения» М. А. Штудинера (М., 2005) и др.

Разнобой в написании и наличие варианта Мумбай объясняется влиянием прежнего названия – Бомбей, а также тем обстоятельством, что подобные несклоняемые названия для русского языка нехарактерны.