Фамилия Бирянова — женская форма фамилии Бирянов, и её происхождение стоит искать в мужском прозвище или имени, от которого она образована. Модель типична для русских фамилий на -ов: суффикс указывает на принадлежность («чей?»), то есть Бирянов — сын или потомок человека по прозвищу Бирян.

Самая вероятная основа — диалектное слово «биря». В русских говорах, особенно в северных и сибирских, «биря» или «бирюк» означало человека нелюдимого, угрюмого, замкнутого, который «бирюком глядит». Близко к этому и тюркское заимствование «бирюк» — волк-одиночка. Прозвище Бирян могли дать необщительному, суровому или ворчливому человеку. Менее распространённая, но возможная версия — связь с тюркским именем Бирян (от «бир» — «один», «единственный»), что в крестьянской среде могло бытовать как прозвище.

Обращает на себя внимание суффикс -ян. В фамилиях на -янов он встречается реже, чем на -анов или -инов. В русской модели -ян — это уменьшительно-ласкательный или уничижительный суффикс (сравните: Иван — Иваня, Коля — Колян). Значит, Бирян — не просто «сын Бири», а скорее «маленький Бира» или «Бира (в ласковом смысле)». Это придаёт фамилии оттенок бытовой, неофициальной близости: прозвище родилось в семье или в тесном кругу.

Географически фамилия Бирянов (и Бирянова) тяготеет к Поволжью и Уралу. Встречается в Татарстане, Башкортостане, Пермском крае, что косвенно подтверждает возможное тюркское влияние на основу. В дореволюционных метрических книгах Биряновы нередко числились государственными крестьянами или мещанами — сословиями, где прозвища и уличные фамилии передавались по наследству особенно стойко.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Бирин, Биричев, Бирюков — показывает, что корень «бир-» в русской ономастике чаще всего связан именно с характером или внешностью, а не с ремеслом. Поэтому версия с нелюдимым предком выглядит правдоподобнее, чем гипотезы о происхождении от названия профессии (например, сборщика податей — «бирача»), которые не находят надёжных диалектных подтверждений.