Anfang 2011 wurde sie mit Alexandra Alexandrowna Schirjajewa Fünfte bei Satellite-Turnier in Anapa. Die ersten drei Turniere der World Tour 2011 spielte sie mit Anna Walerjewna Wosakowa, wobei sie unter anderem Neunte der Sanya Open wurde. Danach bildete sie ein Duo mit Jewgenija Nikolajewna Ukolowa. Bei der WM in Rom schafften Ukolowa/Birlowa den Gruppensieg, verloren aber dann in der ersten Hauptrunde gegen die Deutschen Goller/Ludwig. Nach einem neunten Rang beim Grand Slam in Moskau setzten sie sich bei der EM in Kristiansand mit nur einem Vorrunden-Sieg als Gruppenzweite durch und unterlagen im Achtelfinale den Tschechinnen Klapalová/Háječková. Anschließend wurden sie noch Neunte bei den Åland Open. Die World Tour World Tour 2012 begannen sie mit einem 17. Platz in Brasília und einem 13. Rang in Sanya. Bei der EM in Den Haag gewannen sie ihre Vorrundengruppe ohne Satzverlust, bevor sie im Achtelfinale gegen das belgische Duo Mouha/Gielen ausschieden. Beim Grand Slam in Klagenfurt setzten sie sich im Endspiel im Tiebreak gegen Meppelink/van Gestel durch und feierten damit ihren ersten Turniersieg. Über den Continental Cup der CEV qualifizierten sie sich für die Olympischen Spiele in London. Dort kamen sie als Gruppenzweite ins Achtelfinale und beendeten das Turnier nach einer Niederlage gegen die Chinesinnen Zhang Xi und Xue Chen auf dem neunten Rang. Nach dem Olympia-Turnier erzielten sie als Vierte des Grand Slams in Stare Jabłonki sowie mit dem dritten und zweiten Platz bei den Open-Turnieren in Åland und Bang Saen weitere Top-Ten-Ergebnisse.