В 1882 г., во время обучения в Венском университете, создал первую еврейскую студенческую организацию национального направления «Кадима». В 1885 г. основал и редактировал первый еврейский журнал на немецком языке «Зельбстэмансипацион», который пропагандировал идеи, изложенные в одноименной брошюре Л. Пинскера.  В 1885–95 гг. Бирнбаум считался одним из самых выдающихся интеллектуалов в еврейских национальных  кругах Австрии и Германии.  Бирнбаум первый ввел в употребление термин «сионизм». Некоторое время был главным секретарем сионистского центра, возглавляемого Т. Герцлем, пока между ними не возникли идеологические разногласия.

Постепенно Бирнбаум стал отходить от идеологии материалистического светского национализма и начал развивать философскую теорию, основанную на религиозном мировоззрении. Бирнбаум приходит к убеждению, что призвание еврейского народа — создать «духовное общество» на основе Божественных законов. Он призывает к практическому осуществлению этой цели путем возрождения ортодоксального иудаизма и создания новых органов духовного руководства. Бирнбаум стал первым генеральным секретарем всемирной организации Агудат Исраэль.

Основные сочинения на немецком языке — «Избранные сочинения по еврейскому вопросу», 1910 г.; «О вечности», 1920; на иврите и на идиш «Эт лаасот» («Время действовать», 1917).