В школьные годы Владлен был старательным учеником и хорошо учился. После окончании школы будущий актёр без проблем устроился на работу на местный завод радиодеталей. Здесь Владлен впервые прикоснулся к искусству, записавшись в кружок творческой самодеятельности. К своему удивлению он быстро увлёкся театром — хотя позже и шутил, что стал актёром только из-за спора с приятелем. Осенью 1960 года Бирюков поехал в Новосибирск, где с первого раза смог поступить в театральное училище.
Владлен Бирюков с отличием завершил обучение и был принят в Новосибирский ТЮЗ. С 1970 года - актёр Новосибирского театра «Красный факел». Бирюков останется преданным своему театру «Красный факел» на много десятков лет. Его первой ролью на театральных подмостках стал Васька Пепел из пьесы «На дне». Журналист из Польши, которому повезло присутствовать на этом спектакле, в своём очерке назвал Бирюкова очень талантливым актёром и пророчил ему большую славу.
Пророчество оказалось правдивым: Владлен Бирюков смог продвинуться по карьерной лестнице, из провинциального артиста превратившись в одного из самых популярных и востребованных актёров восьмидесятых – как в театре, так и на киноэкранах.
Фильмография Владлена Бирюкова насчитывает более сотни театральных ролей и примерно тридцать ролей в кино. Актёр сыграл в фильмах «Вечный зов», «Молодая жена», «Приказ: Перейти границу», «Приказ: Огня не открывать», «Жил был Петр», «Парашютисты», «Хлеб – имя существительное», «Бакенбарды», «Горячий снег» и других кинокартинах.
Лауреат Государственной премии СССР за сериал «Вечный зов». Лауреат Государственной премии РСФСР за фильм «Приказ: Перейти границу».
Владлен Бирюков умер 2 сентября 2005 года в Бердске (Новосибирская область). Похоронен на городском кладбище рядом с матерью.
В Новосибирске установлена мемориальная доска на стене дома, где проживал актёр (улица Сибирская, дом 51).
На малой родине актёра – в деревне Никоново Маслянинского района Новосибирской области - в августе 2015 года был открыт Дом-музей Владлена Бирюкова. А в сентябре 2016 года открылся мемориальный музей в городе Бердске.