Фамилия Николаенцева образована от имени Николай, но по довольно редкой словообразовательной модели. В русских фамилиях чаще встречаются формы с суффиксами -ов/-ев (Николаев), -ин (Николаев, Николин) или -енко (Николаенко). Здесь же мы видим суффиксальную цепочку -енц- и -ев-. Основа — Николаеня, то есть уменьшительная форма имени Николай. Суффикс -енц- в русских фамилиях встречается нечасто и в основном в южнорусских и украинских говорах. Он указывал на принадлежность к роду или на происхождение: Николаеня — это «сын Николая» или «маленький Николай». Добавление фамильного суффикса -ев (женский род -ева) превратило прозвище в фамилию. Таким образом, Николаенцева буквально означает «жена или дочь Николаеня», то есть потомок человека по имени Николай.

Интересно, что фамилия Николаенцева встречается гораздо реже, чем её мужской вариант Николаенцев. По данным современных баз, основная масса носителей сосредоточена в центральных и южных регионах России, особенно в Волгоградской, Ростовской областях и Краснодарском крае. Это косвенно подтверждает южное происхождение модели: уменьшительные имена с суффиксом -еня (Николаеня, Андрееня, Иваеня) типичны для украинского и южнорусского просторечия.

С точки зрения социальной истории, фамилия Николаенцева скорее всего принадлежала крестьянскому или мещанскому сословию. В дворянской среде такие «полууменьшительные» формы с двойным суффиксом почти не встречались — там предпочитали более книжные варианты вроде Николаев. Зато в среде сельских жителей прозвища типа Николаеня были обычным делом: так звали младшего сына или внука в семье, где уже был Николай-старший. Со временем это прозвище закрепилось как фамильная кличка и перешло в официальный документ.

Есть и альтернативная версия, менее вероятная, но допустимая: фамилия могла возникнуть не от имени, а от прозвища, связанного с диалектным словом «николаеня» — так в некоторых говорах называли человека, родившегося в день Николая Чудотворца (6 декабря по старому стилю). Однако в этом случае мы бы ожидали форму Николаенцев без двойного суффикса. Поэтому основная версия — от уменьшительного имени — остаётся более убедительной.