Родился 22 июля (10 июля по старому стилю) 1888 года в селе Першинское Шадринского уезда Пермской губернии (ныне Далматовского района Курганской области).
Окончил Казанский ветеринарный институт (1913). С конца 1919 года — вольнослушатель историко-филологического факультета Томского университета.
В конце 1917 года (по новому стилю 8 января 1918 года) основал Шадринское научное хранилище (сейчас — Шадринский краеведческий музей им. В. П. Бирюкова и Государственный архив в г. Шадринске).
С 1930 по 1938 годы работал в Свердловске, в областном бюро краеведения. В 1940—1950 годах работает в Шадринске. В 1962 году вывозит из Шадринска свое собрание документов в Свердловск, где оно становится основой УралЦГАЛИ (Уральского отделения Центрального государственного архива литературы и искусства) (сейчас Фонд Государственного архива Свердловской области).
Поддерживал отношения с ровесниками-земляками — скульптором И. Д. Шадром (1887—1941), классиком отечественной библиографии Н. В. Здобновым (1888—1942).
Умер 18 июня 1971 года, похоронен в Свердловске.
С 1973 года в память о Бирюкове проводятся Бирюковские чтения (преимущественно в Челябинске, отдельные чтения проходили в Шадринске (1994) и Кургане), присваивается звание лауреата премии им. В.П. Бирюкова.