Фамилия Бирлюков — редкий пример, где основа, скорее всего, не славянская, а тюркская, и указывает на конкретное место в родословной. В её основе лежит тюркское слово «бирлюк» или «бирлик», что значит «единство», «союз» или «объединение». Человек, получивший такое прозвище, мог быть объединителем, миротворцем или, наоборот, участником какого-то союза — например, артели или торгового товарищества. Модель образования простая и типичная для южнорусских и казачьих регионов: к основе на «к» прибавили русский суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Бирлюка). Интересно, что в русских говорах слово «бирлюк» могло исказиться до «берлюк» — так называли медведя-шатуна или неуживчивого человека, но эта версия менее вероятна из-за явного тюркского корня.

География фамилии узкая и показательная. Бирлюковы почти не встречаются в центральных губерниях России, зато их много в Оренбургской области, на Урале и среди оренбургских казаков. Это прямое указание на контактную зону, где русское население веками соседствовало с башкирами, татарами и казахами. Прозвище Бирлюк могли дать русскому, который жил в мире с местными народами, или же самому тюрку, принявшему православие и вошедшему в казачье сословие — тогда фамилия закрепилась за его потомками.

Словообразовательно фамилия стоит в одном ряду с Бирюковым, но с другим суффиксом. Если «Бирюк» — волк-одиночка (тоже тюркизм), то «Бирлюк» — человек, тяготеющий к объединению. Смысловой контраст между ними может быть случаен, но он подчёркивает, что прозвища давали не по шаблону, а по реальной черте характера или занятию. Сословная принадлежность носителей Бирлюковых — почти исключительно крестьяне и казаки, в дворянские роды фамилия не попала, поэтому в дореволюционных родословных книгах её нет.