Фамилия Бирулевы (в мужском варианте — Бирулев) происходит от прозвища Бируля. В основе лежит диалектное слово, распространённое во владимирских и рязанских говорах: «бируля» (или «бирюля») означало «дудка, дудочка, свирель» — ивовую или камышовую сопелку, а также «мелкая игрушка, украшение». Отсюда и две возможные версии того, кем был первый носитель прозвища.

Первая: человек, который изготавливал такие дудки и игрушки — ремесленник, мастеровой. Вторая, более ироничная: «бирулями» называли пустяки, ерунду, бесполезные занятия. Поэтому прозвище мог получить и бездельник, который вместо дела играл в бирюльки (известная игра, где проигравший и выполнял мелкие задания).

Словообразовательная модель простая и типичная для русских фамилий: к основе «Бирул(я)» добавили суффикс принадлежности -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Фамилия отвечает на вопрос «чей?» — то есть сын, потомок Бирули.

Интересно, что фамилия могла иметь варианты написания через «ю» — Бирюлев. В этом случае связь с «бирюльками» становится ещё прозрачнее, хотя обе формы восходят к одному корню. В отличие от многих прозвищных фамилий, у Бирулевых нет очевидной географической привязки к одному региону — носители встречаются и в центральной России, и на Урале, что говорит о давнем и широком бытовании прозвища. Точное время возникновения фамилии установить сложно, но, судя по типу образования (суффикс -ев), она сформировалась не позднее XVII века.