Владимир Бирюков родился 10 (22) июля 1888 года в семье псаломщика и секретаря-счетовода в Першинской волости, Шадринского уезда, Пермской губернии.
Первые годы учебы прошли в Першинском земском училище (1895-1898), а затем в Камышловском духовном училище (1898-1902). В 1902 году поступил в Пермскую духовную семинарию, которую окончил в 1908 году.
Однако Владимир не захотел становиться священником и в 1909 году он организовал первый сельский музей в Зауралье.
В 1908 году Владимир поступил в Казанский ветеринарный институт, который окончил в 1912 году. Хотя изначально его пригласили на должность врача в Кривой Рог, он оказался в городе Подольске.
В 1912 году Владимир переехал в Москву, где стал студентом Московского сельскохозяйственного института и Московского археологического института. Он также продолжал работать ветеринарным врачом в Сергиевом Посаде.
В 1914 году Владимир был мобилизован на военную службу и после травмы попал в полевой госпиталь в Москве. Находясь на костылях, он продолжал заниматься археологией и исследовал древности.
В 1919 году Владимир был мобилизован в Русскую армию адмирала Колчака и прибыл в Томск. В это время он также стал студентом Томского университета.
В 1920 году Владимир стал заведующим музеем древностей при историко-филологическом факультете Пермского университета. Он также продолжал заниматься директорством Шадринского научного хранилища.
В 1923 году В. П. Бирюков был избран членом-корреспондентом и действительным членом Центрального бюро краеведения при Академии наук СССР. Он активно участвовал в работе конференций и пленумов Центрального бюро краеведения.
В начале 1920-х годов Академия наук возобновила издание «Словаря русского языка». В. П. Бирюков принимал непосредственное участие в его издании до 1933 года, высылая дополнения. Его имя было упомянуто в предисловии к 14 выпускам словаря.
В июне 1927 года В. П. Бирюков был арестован, но вскоре освобождён.
С сентября 1931 года до 1937 года он работал в областном бюро краеведения в Свердловске.
Он поддерживал отношения (встречи, переписка) с ровесниками-земляками — скульптором И. Д. Шадром и классиком отечественной библиографии Н. В. Здобновым.
6 мая 1937 года В. П. Бирюков получил документ о смерти сына, находившегося в тюрьме.
С 1937 года он жил в Шадринске и передал свою коллекцию книг и периодических изданий (80 тысяч единиц) в Челябинскую областную библиотеку. Во время Великой Отечественной войны коллекция была временно размещена в закрытой кладбищенской церкви Воскресения Словущего.
В 1942-1946 годах В. П. Бирюков читал курсы фольклора в Шадринском педагогическом институте. В 1946-1956 годах он преподавал курс русского фольклора и древней литературы в Челябинском педагогическом институте.
10 февраля 1955 года он был принят в члены Союза писателей СССР и состоял на учёте в Свердловском отделении Союза писателей.
С декабря 1957 года В. П. Бирюков проводил регулярные еженедельные практические занятия со студентами Шадринского пединститута.
В октябре 1963 года В. П. Бирюков переехал в Свердловск и организовал на общественных началах Уральский архив литературы и искусства, которым он начал руководить. Сейчас это один из фондов Государственного архива Свердловской области.
Владимир Павлович Бирюков умер 18 июня 1971 года в городе Свердловске (Екатеринбурге) и похоронен на Нижне-Исетском кладбище Чкаловского района города.
