Фамилия Бирлюкова — женская форма фамилии Бирлюков, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Бирлюк. В основе лежит диалектное слово «бирлюк» или «берлюк». В разных говорах у него несколько значений, и самое вероятное — «бирюк», то есть волк-одиночка, нелюдимый, угрюмый человек. Переход «и» в «е» (бирлюк/берлюк) и наоборот — дело обычное для русских говоров, где произношение колебалось. В некоторых областях «бирлюком» могли называть медведя-шатуна или вообще зверя, живущего отдельно от стаи.

Модель образования проста и типична для русских фамилий: прозвище Бирлюк + патронимический суффикс -ов, означающий «сын Бирлюка», «из рода Бирлюка». Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Бирлю́ков, хотя в разных семьях возможны варианты.

Географически фамилия редкая, но тяготеет к южнорусским и поволжским областям. Встречается в документах XVII–XVIII веков, в основном среди крестьян и однодворцев. Однодворцы — особое сословие, бывшие служилые люди, охранявшие южные границы, которые со временем перешли в разряд государственных крестьян. Именно у них часто сохранялись прозвищные фамилии, не связанные с ремеслом или именем отца по святцам.

Стоит отметить, что фамилия Бирлюков не имеет отношения к тюркскому «бир» (один) или каким-либо заимствованиям, как иногда ошибочно предполагают. Это чисто русское образование от диалектного слова, которое, в свою очередь, восходит к общеславянскому корню, родственному слову «брать» (в значении «хватать, рвать»). Так что предок носителя этой фамилии, скорее всего, получил своё прозвище за нелюдимый, замкнутый характер или, реже, за внешнее сходство с одиноким зверем.