Un accord a été atteint après plusieurs jours de négociations entre les deux clubs.
Le transfert est évalué à 25 millions d'euros, bonus inclus, selon Foot Mercato.
Sochaux, le premier club professionnel de Mayenda, recevra 20 % de tout futur bénéfice sur l'accord.
Mayenda devient la cinquième nouvelle recrue à Rennes cet été, après Adrien Thomasson, Issa Soumaré, Gonçalo Oliveira et Nicolas Lemaitre.
Le joueur de 21 ans fera son retour dans le football français trois ans après avoir quitté Sochaux pour Sunderland.
Mayenda a fait ses débuts professionnels avec Sochaux en décembre 2021, devenant le plus jeune joueur de l'histoire du club à disputer un match officiel à 16 ans et sept mois.
Il a rejoint Sunderland en juillet 2023 et a passé une partie de la saison 2023-24 en prêt à Hibernian en Écosse avant de revenir au Stadium of Light.
L'attaquant a disputé 45 matchs en Championship pour Sunderland, marquant huit buts et délivrant cinq passes décisives.
Il a marqué lors de ses débuts en Premier League pour Sunderland la saison dernière, inscrivant le premier but lors d'une victoire 3-0 contre West Ham United.
La concurrence accrue pour les places en Premier League a limité les opportunités de Mayenda, malgré quelques performances prometteuses depuis le banc.
Rennes espère que ce transfert offrira à Mayenda le temps de jeu régulier en équipe première qui s'est avéré plus difficile à obtenir en Angleterre.