Pada pecahnya Perang Saudara, Birney memasuki Angkatan Darat Uni pada tanggal 22 Mei 1861 sebagai kapten di 1st New Jersey Infantry Regiment. Dia pertama kali melihat pertempuran di Pertempuran Bull Run Pertama. Dipromosikan menjadi mayor dari 4th New Jersey Volunteer Infantry, ia berpartisipasi dalam pertempuran Bull Run Kedua, Chantilly
, Fredericksburg, dan, sebagai kolonel, Chancellorsville. Pada tahun 1863-64, ia ditunjuk sebagai salah satu dari tiga pengawas yang bertanggung jawab untuk mendaftarkan pasukan berwarna ke dalam tentara Uni, dan dalam kapasitas itu mengorganisir tujuh resimen. Dia dinobatkan sebagai Kolonel Pasukan Warna ke-22 AS. Pada tanggal 9 Juni 1863, ia ditugaskan sebagai brigadir jenderal sukarelawan, untuk pangkat dari 22 Mei 1863, dan ditugaskan ke Maryland untuk merekrut lebih banyak pasukan kulit hitam. Pada tahun 1864, ia berbaris dengan resimen-resimnya untuk bertempur di Carolina Selatan sebagai bagian dari Departemen Selatan. Mereka bernasib buruk, tetapi melakukan pekerjaan yang jauh lebih baik dalam kampanye di Florida, termasuk Pertempuran Olustee.