Фамилия Николаеа — редкий случай, когда привычная русская модель сталкивается с нерусским оформлением. На первый взгляд, перед нами типичная отчество на -ев от имени Николай: сын Николая. Но финальное «а» выбивается из стандарта. В русском языке фамилии на -ев почти всегда имеют окончание -ев (Николаев, Алексеев), а не -еа. Такое написание — почти наверняка результат адаптации иностранной фамилии при записи в русских документах, либо опечатка, закреплённая в паспорте.

Самая вероятная версия: фамилия происходит из молдавской или румынской традиции. Там фамилии на -еску, -яну или просто на -а (как Николае) при занесении в метрические книги Российской империи могли получить прибавку -а или искажённое окончание. Исходная румынская фамилия Николае (Nicolae) образована от имени Николае (аналог русского Николай) и означает «сын Николая» или просто «Николаев». В молдавских сёлах XIX века так могли записать человека, чей отец носил имя Николае, а при переходе на русскую фамильную систему добавили русское окончание -а, чтобы звучало «по-нашему».

Есть и другая, менее вероятная гипотеза: фамилия могла возникнуть в среде греческих или арумынских переселенцев на юге России. В греческом языке фамилии часто оканчиваются на -ас, -ис, -у, и форма Николаеа могла быть передачей греческой фамилии Νικολάεα (Николаэа) с переосмыслением как «принадлежащий Николаю». Однако для греческих фамилий такое окончание нетипично, поэтому версия с румыно-молдавским влиянием убедительнее.

Словообразовательный разбор показывает: основа — имя Николай (или Николае), суффикс -ев- (в русском варианте) редуцирован до -е-, а окончание -а — либо грамматический рудимент, либо признак женского рода. В русской традиции мужские фамилии на -а склоняются как существительные женского рода (Николаеа, Николаеи, Николаее), что указывает на её нерусское происхождение.

Географически фамилия Николаеа встречается почти исключительно в Молдове, Приднестровье и на юго-западе Украины (Одесская, Черновицкая области). В России она редка и обычно принадлежит потомкам переселенцев из Бессарабии. В архивных записях XIX века такую фамилию можно найти среди крестьян-царан (свободных крестьян) и мещан городов Бессарабской губернии.

Таким образом, носитель фамилии Николаеа с высокой вероятностью имеет предков из молдавской или румынской среды, а сама фамилия — это местный вариант отчества от имени Николае, адаптированный к русской письменной традиции с характерным для тех мест окончанием.