Бирючий образовался в результате намыва песка и ракушечника, поэтому его западная береговая линия имеет многочисленные бухты и заливы. Вдоль побережья есть много озер. Климат на острове умеренно континентальный с длинным жарким летом. Здесь преобладают сосудистые растения — камышовые, ситниковые, пырейные. Ландшафты луговые и песчано-степные. В 70-80-х годах прошлого века здесь были насажены лесные массивы лоха узколистного, вяза, робинии и ясена, общей площадью 232 га.
Фауна острова представлена преимущественно парнокопытными животными — здесь есть благородные олени, лани, куланы, лошади и муфлоны, кроме того на Бирючем живут лисы и енотовидные собаки, а среди птиц здесь есть фазаны. Большинство растений и животных акклиматизированы, поскольку до 20-х годов. на Бирючем была бедная живая природа.
