Elva har sitt utspring lengst sørvest i Irkutsk oblast, på rundt meters høyde i nordhellingen av de østlige Sajanfjellene. Fra kildeområdet renner elva mot nord over Det sentralsibirske platå. Den passerer Den transsibirske jernbanen og byene Birjusinsk og Tajsjet. Deretter snur Birjusa mot nordvest, til den løper sammen med Tsjuna og danner elva Tasejeva.