בירנבאום נולדה וגדלה בווינה, אוסטריה, בתם של אוללי וריכרד בירנבאום. אביה היה עורך דין. בשנת 1939, לאחר סיפוח אוסטריה לגרמניה הנאצית, עלתה לארץ ישראל לבדה, במסגרת עליית הנוער והתגוררה אצל קרובים ומכרים בתל אביב. למדה בבית-הספר תל-נורדאו בתל אביב ובבית הספר התיכוני למסחר, במגמה ריאלית, לאחר שקיבלה מלגת לימודים. היא הייתה חברה בארגון המתמטיקאים בארץ ישראל. לאחר מלחמת העולם השנייה התברר לה שהוריה נרצחו במחנה ריכוז ביוגוסלביה. היא השתתפה בקורסים חיילות גיוס מיוחד (חג"ם) בכפר ויתקין, בגדנ"ע ובחי"ש של הגנה.