Se ha alcanzado un acuerdo tras varios días de negociaciones entre los dos clubes.
La transferencia está valorada en 25 millones de euros, incluidos los bonos, según Foot Mercato.
Sochaux, el primer club profesional de Mayenda, recibirá el 20% de cualquier beneficio futuro del acuerdo.
Mayenda se convierte en la quinta nueva incorporación al Rennes este verano, tras Adrien Thomasson, Issa Soumaré, Gonçalo Oliveira y Nicolas Lemaitre.
El jugador de 21 años regresará al fútbol francés tres años después de dejar Sochaux por Sunderland.
Mayenda hizo su debut profesional con Sochaux en diciembre de 2021, convirtiéndose en el jugador más joven de la historia del club en un partido competitivo a los 16 años y siete meses.
Se unió a Sunderland en julio de 2023 y pasó parte de la temporada 2023-24 cedido en Hibernian en Escocia antes de regresar al Stadium of Light.
El delantero ha disputado 45 partidos en el Championship con Sunderland, anotando ocho goles y proporcionando cinco asistencias.
Marcó en su debut en la Premier League con Sunderland la temporada pasada, anotando el primer gol en una victoria por 3-0 sobre West Ham United.
La competencia aumentada por los puestos en la Premier League limitó las oportunidades de Mayenda, a pesar de algunas actuaciones prometedoras desde el banquillo.
Rennes espera que el traspaso ofrezca a Mayenda el fútbol regular en el primer equipo que resultó más difícil de conseguir en Inglaterra.