23 июня 1944 года, во время прорыва немецкой обороны у деревни СиротиноШумилинского района Витебской области, Бирюков смог умело организовать управление своим подразделением и обеспечение их в бою. 24 июня Бирюков вместе с группой бойцов, несмотря на шквальный огонь, переправился через Западную Двину в районе деревни ДворищеБешенковичского района и захватил плацдарм. Принял участие в отражении десяти вражеских контратак пехотных и танковых сил. В этом бою Бирюков погиб. Похоронен на левом берегу Западной Двины в 300 метрах к западу от деревни ЛабейкиШумилинского района, впоследствии был перезахоронен в братской могиле у деревни УзречьеБешенковичского района[1].
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 июля 1944 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм» гвардии старший лейтенант Иван Бирюков посмертно был удостоен высокого звания Героя Советского Союза.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1987. — Т. 1 /Абаев — Любичев/. — 911 с. — 100 000 экз. — ISBN отс., Рег. № в РКП 87-95382.
Дьячков Л. Г. Наша гордость и слава. — Воронеж, 1968.