Владимир Бирюков родился 10 (22) июля 1888 года в селе Першинском Першинской волости Шадринского уезда Пермской губернии (ныне центр Першинского сельсовета Далматовского района Курганской области) в семье секретаря-счетовода ссудно-сберегательного товарищества. Брат Аркадия Павловича Бирюкова.Учился в Пермской духовной семинарии (1908), но священником стать не захотел. Окончил Казанский ветеринарный институт (1912). После окончания Московского археологического института (1915) получил звание учёного-археолога и действительного члена института. Два года учился в Московском сельскохозяйственном институте.
С конца 1919 года — вольнослушатель историко-филологического факультета Томского университета. За конкурсную работу по местным наречиям Томский университет присуждает ему серебряную медаль.
В 1910 году организовал в с. Першинском первый в Зауралье сельский музей. 26 декабря 1917 (8 января 1918) музей в составе учреждения, именуемого Научным хранилищем, переведён в г. Шадринск (сейчас — Шадринский краеведческий музей им. В. П. Бирюкова и Государственный архив в г. Шадринске).
В 1920 году историко-филологический факультет Пермского университета избирает его на должность заведующего музеем древностей.
В 1923 году Бирюков был избран сначала членом-корреспондентом, а потом действительным членом Центрального бюро краеведения при Академии наук СССР, активно участвовал в работе конференций, пленумов Центрального бюро краеведения.
В сентябре 1925 года В. П. Бирюков был участником торжеств, посвященных 200-летию Академии наук СССР, был избран членом Президиума торжественного заседания в Большом театре 13 сентября 1925 года.
В начале 20-х годов Академия наук возобновляет издание «Словаря русского языка» . Бирюков принимает в его издании непосредственное участие, ему вплоть до 1933 года присылали гранки для правки.
В предисловии к 14 выпускам словаря имя В. П. Бирюкова помещено в числе лиц, содействующих полноте выпуска.
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 своё собрание документов в Свердловск, где оно становится основой УралЦГАЛИ (Уральского отделения Центрального государственного архива литературы и искусства) (сейчас Фонд Государственного архива Свердловской области). По решению Свердловского облисполкома из большого собрания рукописей и книг краеведа в 1964 году был организован Уральский архив литературы и искусства, директором которого на общественных началах был В. П. Бирюков.
В январе 1954 года Свердловским отделением Союза писателей СССР Бирюков был рекомендован в Союз писателей, а 10 февраля 1955 года Владимир Павлович принят в члены Союза писателей СССР.Поддерживал отношения с ровесниками-земляками — скульптором И. Д. Шадром (1887—1941), классиком отечественной библиографии Н. В. Здобновым (1888—1942).Владимир Павлович Бирюков умер в Свердловске 18 июня 1971 года, похоронен на Нижне-Исетском кладбище.