Birx dilahirkan di Pennsylvania. Beliau adalah anak perempuan Donald Birx, seorang ahli matematik dan jurutera elektrik, dan Adele Sparks Birx, seorang pengajar kejururawatan.[5][6][7] Birx dan keluarganya tinggal di Lancaster, Pennsylvania, selama beberapa tahun semasa awal kehidupannya, di mana beliau bersekolah di Sekolah Daerah Lampeter-Strasburg, termasuk Sekolah Tinggi Lampeter-Strasburg.[7] Projek sains tahun pertama Birx, dipamerkan pada tahun 1971 di Pameran Sains Lancaster City-County, yang memfokuskan pada paleobotani.[7] Pada tahun berikutnya, Birx, yang merupakan mahasiswi sekolah menengah, menduduki tempat ketiga di Pameran Sains Lancaster yang sama dengan pameran yang lebih mendalam mengenai paleobotani dan batu.[7] Dalam wawancara tahun 1972 bersama Lancaster New Era, Birx menjelaskan minatnya terhadap subjek projeknya, dengan mengatakan, "Saya setuju bahawa sejarah mungkin tidak dapat membantu anda meramalkan masa depan, oleh sebab itulah saya suka batu. Mereka lebih konsisten daripada orang."[7]

Keluarga Birx kemudian berpindah ke Carlisle, Pennsylvania, di mana beliau lulus dari Sekolah Tinggi Carlisle.[8]

Pada tahun 1976, Birx mendapat BS dalam bidang kimia dari Kolej Houghton. Pada tahun 1980, Birx memperoleh MD dari Pusat Perubatan Hershey, Universiti Negeri Pennsylvania.[5]