Фамилия Мичайлов — одна из тех, где написание расходится с привычным слуху вариантом. Чаще всего встречается форма Михайлов, но Мичайлов — не ошибка и не искажение, а самостоятельная, хоть и редкая, ветвь. В её основе лежит то же каноническое имя Михаил, что в переводе с древнееврейского означает «кто как Бог». Разница лишь в суффиксе: вместо стандартного -ов мы видим -айлов, который в русской ономастике встречается реже, но вполне закономерен. Сравните: Михаил — Мишайло (народная форма имени) — Мишайлов, а затем, под влиянием акающих говоров, где «а» и «о» в безударном положении звучат одинаково, написание могло закрепиться как Мичайлов.

Такая модель образования — от полной или уменьшительной формы имени через притяжательный суффикс — типична для русских фамилий конца XVI–XVII веков. Мичайлов буквально значит «сын Мичая», где Мичай — это просторечный, диалектный вариант того же Михаила. В северных и центральных губерниях России имя Михаил в быту нередко звучало как Мичай, Мича, Мишай. Поэтому фамилия Мичайлов могла возникнуть независимо от книжного Михайлова, в среде, где грамота была не в почёте, а имя записывали на слух.

По сословной принадлежности предки Мичайловых, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми. Дворянские роды с такой фамилией не зафиксированы в известных родословных книгах, а значит, носители её — выходцы из податных сословий. Встречается Мичайлов преимущественно в центральных областях России, особенно в Тверской, Ярославской и Костромской губерниях, где аканье и местные говоры формировали подобные варианты.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями (Михайлов, Мишин, Мишнев, Мичурин), то Мичайлов — самый редкий и локальный вариант. Он не получил широкого распространения, потому что не был поддержан церковной традицией: в метрических книгах священники писали «Михаил», а не «Мичай». Фамилия закрепилась там, где приход был далеко, а писарь полагался на устную речь. Таким образом, Мичайлов — живое свидетельство народного произношения, которое обошло книжную норму.