После войны И.Б. Бирман продолжил учебу в институте, совместив ее с работой во ВНИРО в должности младшего научного сотрудника. В 1946 г., после окончания института, уезжает в Хабаровск в Амурское отделение ТИНРО, где проходит его становление как известного дальневосточного исследователя тихоокеанских лососей. Здесь с 1949 г. он возглавляет Лабораторию промысловой ихтиологии и в 1951 г. защищает диссертацию «Нерестовые миграции и качественные показатели осенней амурской кеты» на соискание ученой степени кандидата биологических наук.
В 1955 г. он был переведен в Камчатское отделение ТИНРО для руководства морскими исследованиями лососевых, где возглавлял одноименную лабораторию до 1979 г. В 1979 г. Иосиф Бенционович вновь стал сотрудником ВНИРО, где и проработал до конца своей жизни.
И.Б. Бирман много внимания уделял разработке и совершенствованию методов оценки запасов и рационального регулирования промысла лососей. По закономерному характеру изменений векового промысла он доказал огромное преимущество пассивного берегового лова лососей перед активным морским.
Иосиф Бенционович занимался вопросами миграции и локализации стад, их внутривидовыми и межвидовыми пищевыми отношениями, исследовал закономерности и естественные причины многолетних численных колебаний. В те годы им впервые была выявлена связь циклических колебаний численности дальневосточных лососей с периодикой солнечной активности и, таким образом, заложена основа долгопериодного прогнозирования изменения запасов.
В 1975 году в Москве он защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора биологических наук, посвященную морскому периоду жизни тихоокеанских лососей.