In einer St. Galler Urkunde wird 776 ein Bierlingen als "Pilaringas" genannt. 1208 ist von einem Dietrich von Bierlingen und 1337 von einem Adelssitz die Rede, wobei sich die Nennungen auch auf Altbierlingen beziehen könnten. Sowohl die Grafen von Berg wie die Pfalzgrafen von Tübingen verfügten hier über Besitz, insbesondere ihr Anteil an der Pfarrei kam 1171/73 als Gründungsgut an das Kloster Marchtal. Durch Schenkungen und Kauf erwarb das Kloster nach und nach den ganzen Ort. 1803 fiel Kirchbierlingen zusammen mit der Abtei an die Fürsten von Thurn und Taxis und 1806 schließlich an Württemberg.
Die schon 776 erwähnte Pfarrkirche St. Martin war bereits 1275 dem Kloster Marchtal inkorporiert. Von einigen romanischen Überresten abgesehen, stammt die heutige Kirche aus den Jahren bis 1513. Umbauten fanden 1600/14 und 1858/59 statt. Neben der Kirche prägt der 1758-62 von Abt Edmund von Marchtal errichtete, barocke Pfarrhof das Ortsbild. Seit 1973 gehört Kirchbierlingen mit den Weilern Sontheim und Weisel zur Großen Kreisstadt Ehingen.