Фамилия Микулаева — женская форма от мужской Микулаев, и её происхождение напрямую связано с личным именем. В основе лежит просторечная форма канонического имени Николай — Микула. На Руси имя Николай, пришедшее из греческого (Николаос — «победитель народов»), в народной среде подверглось сильному фонетическому изменению: утратился начальный звук «н», появилось «м» вместо «н» во втором слоге, и получилось привычное для крестьянского быта Микула. Так звали былинного богатыря Микулу Селяниновича, что закрепило за именем крестьянский, земледельческий оттенок.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе Микул- добавили патронимический суффикс -ев (вместо ожидаемого -ов, так как основа оканчивается на мягкий согласный «л»). Изначально Микулаев — это «сын Микулы». Фамилия фиксирует отчество, данное по имени отца, которого в семье звали не Николаем, а по-домашнему Микулой. В говорах, особенно северных и среднерусских, такая форма имени была распространена шире, чем литературная.

Интересно, что фамилия Микулаев встречается реже, чем однокоренные Микулин или Микулов. Суффикс -ев указывает на закрепление именно отчества от имени на мягкий согласный, что характерно для позднего, более «книжного» этапа образования фамилий в XVII–XIX веках. В отличие от фамилии Микулин, которая могла образоваться и от прозвища Микуля, Микулаев однозначно восходит к имени, без прозвищного подтекста.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где имя Микула было особенно употребительно: Архангельская, Вологодская, Костромская области. Встречается она и у староверов, которые часто сохраняли архаичные формы имен. Носительница фамилии Микулаева может с высокой вероятностью считать, что её предки были крестьянами или посадскими людьми из Русского Севера или Поволжья, где имя Микула не воспринималось как сниженное, а было обычным и уважаемым.