Родился в Москве в 1908 г. в семье учителя. Окончил рабфак им. Покровского при 1-м МГУ. В 1928 г. поступил в 1-й Московский мединститут (лечебный факультет), который окончил в 1932 г. В 1933 г. находился на военной службе в качестве врача-красноармейца. По окончании военной службы работал районным психиатром в г. Ногинске Московской области. В 1935–1936 гг. работал старшим врачом санатория ЦК Союза угольщиков Донбасса в Алупке. В 1936–1937 гг. – ординатор психиатрической больницы в г. Краснодаре.

В 1938 г. вернулся в Москву, поступил работать ординатором в психиатрическую клинику 2-го мединститута, в 1939 г. поступил в аспирантуру психиатрической клиники 1-го МОЛМИ.

За время прохождения аспирантуры была подготовлена диссертация на тему «О своеобразном бредовом синдроме физического недостатка».

В Отечественную войну был эвакуирован с семьей в Пензенскую область, где работал врачом по обслуживанию эвакуированного детского дома по июль 1943 г. В 1943 г. приглашен на работу в Калининскую психиатрическую больницу, где до сентября 1946 г. заведовал оперативными отделениями. Кандидатскую диссертацию защитил в 1-м МОЛМИ в апреле 1946 г. В Институте психиатрии Ю.С. Николаев работал с 1946 г. Вначале он был младшим научным сотрудником, затем в должности старшего научного сотрудника. С 1958 г. и до 1960 г. работал в должности заведующего невропсихиатрическим отделением института (до этого отделением руководил Зиновьев), которое разрабатывало вопросы лечения психических заболеваний.

В 1948 г. Ю.С. Николаевым был разработан и практически применялся метод лечения психических заболеваний длительным полным голоданием с последующим диетическим питанием на основе учения И.П. Павлова о физиологической роли голодания. Материалы по разработке метода разгрузочно-диетической терапии были обобщены в виде докторской диссертации «Разгрузочно-диетическая терапия шизофрении», которая была защищена в апреле 1960 г. Ю.С. Николаев имеет 30 научных работ, 17 из которых напечатаны.

Ю.С. Николаев был не только активным научным работником, но и внимательным, заботливым и чутким врачом, который пользовался авторитетом у своих пациентов и коллег.