CEV Cup
С осени 2011 года Денис Бирюков выступал за новосибирский «Локомотив», с которым в марте 2013 года выиграл Лигу чемпионов, с 23 очками став самым результативным игроком финального матча против итальянского «Кунео». Спустя три месяца он перешёл в московское «Динамо». В составе столичной команды Денис трижды становился призёром чемпионатов России, а в апреле 2015 года также завоевал Кубок Европейской конфедерации волейбола.