La izbucnirea Războiului Civil, Birney a intrat în Armata Uniunii pe 22 mai 1861 ca căpitan în Regimentul 1 Infanterie New Jersey. El a văzut prima luptă în prima bătălie de la Bull Run. Promovat la gradul de maior al 4th New Jersey Volunteer Infantry, a participat la bătăliile de la Second Bull Run, Chantilly
, Fredericksburg, şi, ca colonel, Chancellorsville. În 1863-64, a fost numit unul dintre cei trei superintendenti responsabili cu înrolatul trupelor de culoare în armata Uniunii, și în această calitate a organizat șapte regimente. El a fost numit colonel al trupei 22 de culoare a SUA. La 9 iunie 1863, a fost numit general de brigadă al voluntarilor, cu rangul de 22 mai 1863, și a fost trimis în Maryland pentru a recruta mai mulți soldați negri. În 1864, el a mărșăluit cu regimentele sale pentru a lupta în Carolina de Sud ca parte a Departamentului de Sud. Au avut rezultate slabe, dar au făcut o muncă mult mai bună în campaniile din Florida, inclusiv în bătălia de la Olustee.