Бирюченский уезд создан в ходе губернской реформы в 1779 году. В 1796-1797 годах входил в Слободско-Украинсую губернию. Центр - город Бирюч.

Бирюченский уезд являлся крайним юго-западным уездом Воронежской губернии. Делился на 2 стана, 5 земских участков, 23 волости (1910). В 1859 году площадь составляла 3 873 версты2 (6-е место в Воронежской губернии), насчитывалось 244 населённых пункта, в которых проживало 184 233 человек (4-е место по численности в Воронежской губернии). Единственный уезд Воронежской губернии, где помещичьих крестьян насчитывалось в 2 раза больше, чем государственных. В 1897 году население составляло 200 668 человек.

На территории Бирюченского уезда находились крупные помещичьи латифундии Шереметевых (120 000 десятин), Шидловских (22 000 десятин), Юсуповых и Синельниковых (по 12 000 и 14 000 десятин).

Бирюченский уезд упразднён 01 апреля 1918 года.

Ныне территория Бирюченского уезда входит в состав Алексеевского района и Красногвардейского района Белгородской области, частично - Каменского муниципального района и Ольховатского муниципального района Воронежской области.