1900-ban belépett a piarista rendbe. 1904 és 1908 között a kolozsvári egyetemen és a Kalazantinumban tanult. 1908-ban szentelték pappá, az egyetemen tanári és bölcsészdoktori oklevelet szerzett. 1909-1940 között a kolozsvári római katolikus főgimnázium tanára, 1926 és 1929 között igazgatóként az intézmény irányítója. 1926 és 1940 között a Kalazantinum tanára volt. 1928 és 1945 között a kolozsvári Báthori-Apor Szemináriumot igazgatta, 1935 és 1940 között az önálló erdélyi piarista rendtartomány főnökeként tevékenykedett. 1940 és 1948 között a kolozsvári egyetemen Erdélyi és Kelet-Európa történetének nyilvános rendes tanára volt, 1945-tól 1948-ig a bölcsészettudományi kar prodékáni tisztségével bízták meg. 1948-ban nyugdíjazták.
Tudományos elismeréseként 1917-ben Vigyázó-díjjal jutalmazták, 1925-ben a Szent István Akadémia, 1929-ben az Erdélyi Katolikus Akadémia tagja lett. 1940-ben Corvin-koszorút kapott. 1941. május 16-án választották a Magyar Tudományos Akadémia levelező tagjává. Erdélyi nagybirtokos a XVII. század második felében című székfoglalóját 1942. március 9-én tartotta meg. A Magyar Tudományos Akadémia 1949-es átszervezésekor 1949. október 31-én tanácskozó taggá minősítették, tagságát 1989. május 9-én állították vissza.
Életpályája töretlennek tekinthető, legnagyobb részét az ifjúsággal való állandó foglalkozás tette ki. Történészi munkájában Erdély újkori története mellett a politika- és egyháztörténeten kívül a gazdaság-, a társadalom- és a művelődéstörténetben alkotott maradandót. A visszaemlékezések szerint történészi vénája leginkább a művelődéstörténeti tanulmányaiban érhető tetten. Számos problémát felvetett, és majdnem mindegyikre választ is tudott adni. Egyháztörténeti dolgozatai főként az erdélyi katolicizmust vették górcső alá. Tisztázta az erdélyi nemesi gazdálkodás egyik sajátos formáját, az udvarház-gazdálkodást. Nem feledkezett meg az ipar és a kereskedelem múltjának vizsgálatáról sem.
A komoly tudomány eszközei mellett időnként a szépirodalom lehetőségeivel is élt. Elismert történész volt, amikor első elbeszélő kötete, a Keserű serbet című történeti regénye 1930-ban megjelent. Egyrészt rendszeresen publikált különböző folyóiratokban (Jóbarát, Pásztortűz, Vasárnap), másrészt gyűjteményes formában (Képek Erdély múltjából. 1937.; Nagyságos fejedelmek idejében. 1937.; Történeti rajzok. A régi Transylvania. 1940.) is közreadta gondolatait.
Életének utolsó másfél évtizedében a kolozsváriak fáradhatatlan lelkipásztora volt. Az egyetemről való visszavonulása után minden erejét a Szent Mihály-templom és a barokk piarista templom híveire fordította.
Fő művei: Forgách Ferenc mint történetíró. Kolozsvár, 1908.; Erdélyi belügyi fejlődése a fejedelemség megalakulása korában 1541-1571. Kolozsvár, 1911.; Az erdélyi fejedelem jogköre 1571-1690. Kolozsvár, 1912.; Az erdélyi fejedelmi hatalom fejlődése 1542-1690. Kolozsvár, 1917.; Erdély követei a Portán. Kolozsvár, 1921.; Báthory István és kora. Kolozsvár, 1935.; Képek Erdély múltjából. Kolozsvár 1937.; Gróf Batthyány Ignác 1741-1798. Kolozsvár, 1941.; A magyar piarista rendtartomány története. Szerzőtársak: Balanyi György, Bíró Imre, Tomek Vince. Bp., 1943.; Erdély története. Kolozsvár, 1944.; A kolozsvári jezsuita egyetem szervezete és építkezései a XVIII. században. Kolozsvár, 1945.; Erdélyre gyakorolt közművelődési hatások a XVII. század második felében az ingóság-összeírások tükrében. Kolozsvár, 1947.; Erdély XVI-XVII. századi kereskedelmének történetéhez. In: Emlékkönyv Kelemen Lajos születésének nyolcvanadik évfordulójára. Bukarest, 1957.; Veress Mátyás. Művészettörténeti Értesítő, 1960.
Róla szóló irodalom: Kornis Gyula: Történelmi ismeret és nemzeti önismeret. Bíró Vencel. In: Kornis Gyula: Tudós fejek. Bp., 1942.; Balanyi György. Bíró Vencel emlékére. Vigilia, 1963.; Sas Péter: Bíró Vencel, a piarista rendfőnök és történetíró. Magyar Egyháztörténeti Vázlatok, 1998.
