Erste internationale Erfahrungen sammelte Birhanu Balew bei den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro, bei denen er im 5000-Meter-Lauf mit 13:09,26 min im Finale den neunten Platz belegte. 2017 siegte er beim Kuwait-City-Halbmarathon in 1:01:45 h und wurde bei den Crosslauf-Weltmeisterschaften in Kampala 27. Über 5000 Meter qualifizierte er sich während der Saison für die Weltmeisterschaften in London, bei denen er in 13:43,25 min auf Rang zwölf einlief. Im Jahr darauf wurde er im 3000-Meter-Lauf in 8:18,89 min Zehnter bei den Hallenweltmeisterschaften in Birmingham. Ende August nahm er an erstmals an den Asienspielen in Jakarta teil und siegte dort in 13:43,17 min vor seinem Landsmann Albert Kibichii Rop über 5000 Meter. Kurz darauf wurde er beim Leichtathletik-Continentalcup in Ostrava Achter über 3000 Meter.