Селище Біляївка знаходиться біля залізничної станції Біляївка, примикає до села Петрівка, на відстані 1 км знаходиться село Веселе. Поруч проходить автомобільна дорога Т 2107.
Біляївка знаходиться на вододілі двох великих річок. На північній околиці Біляївки є джерело, води якого течуть в басейн Дніпра. На південній околиці селища знаходиться джерело струмка несучого свої води в басейн Дону.
Село Біляївка було маєтком сотника Катеринославського козацького війська Біляєва Івана Семеновича і його рідного брата Олексія — колезького асесора.
Відповідно до списку населених місць Харківської губернії від 1864 року в Біляївці налічувалося 5 дворів, чоловічого населення 13 осіб, жіночого — 16.
У 1869 році частина земель маєтку І. С. Бєляєва перейшла під будівництво Курсько-Харківсько-Азовської залізниці. Полустанок, побудований в серпні цього ж року недалеко від його маєтку, назвали — Біляївка. Первісну інфраструктуру полустанку (водогін, переїзд, стрілочні переводи) будували і обслуговували засланці каторжани, привезені з північних районів Російської Імперії. Дотепер вулицю Оренбурзьку, де стояв їх барак, неофіційно називають «Сибірський хутір».
