Bierbeek maakte samen met omliggende dorpen deel uit van het graafschap Brunerode, dat deel uitmaakte van Neder-Lotharingen en het Duitse Rijk. In 1105 werd het definitief toegevoegd werd aan het graafschap Leuven. De baronie Bierbeek was toen één van de belangrijkste van het hertogdom Brabant. De bekendste telg van het geslacht van Bierbeek is de Zalige Walter van Bierbeek, die als ridder deelnam aan de Kruistochten en in 1183 intrad in de Cistersiënzerabdij te Himmerod. Naast de romaanse Sint-Hilariuskerk vind je een gedenksteen voor hem.
In 1248 verloor de baronie haar zelfstandigheid en ging over naar het latere hertogdom Aarschot. Uiteindelijk ging Bierbeek in 1620 over in handen van het huis van Arenberg tot het einde van de eerste wereldoorlog (1918). Vroeger behoorde ook Blanden (tot 1842) en Haasrode (tot 1928). Beide gemeenten maken nu deel uit van de gemeente Oud-Heverlee.
Bierbeek heeft een erg grote oppervlakte en bevat ook nog enkele gehuchten zoals de Bremt, Bovenheide en Mollendaal. Op de grens met Korbeek-Lo, op de Krijkelberg, bouwden de Broeders van Liefde in 1932 de Sint-Kamilluskliniek, momenteel een universitair psychiatrisch centrum.