הוא הצטרף לצבא האדום במרץ 1920, זמן קצר לאחר מכן הוא השתתף בדיכוי מרד טמבוב. הוא התקדם בהתמדה בשורות במהלך שנות הביניים למלחמה, ובפברואר 1939 הוא קיבל פיקוד על דיוויזיית הרובים ה-186 של המחוז הצבאי אורל. בתחילת הפלישה הנאצית לברית המועצות, הדיוויזיה של בירוקוב הוקצה לצבא ה-22 ונשלחה לחזית המערבית. בירוקוב נפצע בקרב סמולנסק. לאחר החלמתו, הוא קיבל פיקוד על דיוויזיית הרובים ה-214, שבה השתתף בקרב על סטלינגרד. ביוני 1943 קיבל בירוקוב את הפיקוד על חיל הרובים השומר ה-20, כחלק מהצבא השומר הרביעי, תפקיד שהחזיק עד סוף המלחמה. ב-1945, חילו של בירוקוב נלחם בהצטיינות נגד המתקפה הגרמנית באגם בלטון.
, שבזכותו הוענק לבירוקוב תואר גיבור ברית המועצות באפריל 1945.