Als Schüler Theodor Billroths in Wien war Mikulicz Universitätsprofessor in Krakau, Königsberg und seit 1890 in Breslau, wo Willy Anschütz von 1898 bis 1905 sein Assistent gewesen war. 1899 war Mikulicz Präsident der Schlesischen Gesellschaft für vaterländische Kultur.
1881 beschrieb er die Achalasie als Funktionsstörung des unteren Ösophagussphinkters; 1886 stellte er die subtotale Schilddrüsenresektion vor, um die postoperative Hypothyreose zu verhindern; 1896 verwendete er erstmals einen Mundschutz während Operationen zur Sicherung des aseptischen Verlaufs von Operationen. 1902 ermöglichte er die Anerkennung der Lokalanästhesie, die Carl Ludwig Schleich schon 1892 erfolglos vorgestellt hatte.
Nachdem er seinem Oberarzt Ferdinand Sauerbruch 1903 die Lösung der Probleme bei Operationen an der offenen Lunge übertragen und dieser den herrschenden Unterdruck im Brustraum als deren Ursache erkannt hatte, ließ Mikulicz in Breslau eine große Unterdruck-Operationskammer errichten.
Er entwickelte mehrere chirurgische Hilfsmittel, die noch nach ihm benannt sind. Weiters werden die chronisch rezidivierenden Aphthen manchmal noch als Mikulicz-Aphthen bezeichnet. Im angelsächsischen Raum wird das Mikulicz syndrome - vermutlich eine Variante des Sjögren-Syndroms I - nach ihm bezeichnet.
Mikulicz' Staatsangehörigkeit ist heute schwer anzugeben. Er hatte deutsche und polnische Vorfahren. Sein Geburtsort gehörte zu Österreich-Ungarn, nach dem ersten Weltkrieg zu Rumänien, heute zur Ukraine. Mikulicz sprach fließend fünf Sprachen und veröffentlichte auf Deutsch, Polnisch, Russisch und Englisch. Er selbst antwortete immer, wenn er nach seiner Nationalität gefragt wurde: Ich bin Chirurg. [1]