Walther Bierkamp nacque ad Amburgo il 17 dicembre 1901.
Dopo la Prima Guerra Mondiale entrò a far parte del Freikorps Bahrenfeld, una delle tante unità paramilitari di destra che si opponevano al governo di Weimar.
Studiò legge ed iniziò la carriera di avvocato.
Si iscrisse al Partito Nazionalsocialista il 1° dicembre 1932 e fu arruolato nelle SS il 1° aprile 1939.
Venne impiegato dal febbraio 1937 al febbraio 1941 come capo della polizia criminale di Amburgo.
Dal febbraio 1941 al settembre 1941 operò a Düsseldorf e di qui venne inviato a Parigi come capo dei Servizi di Sicurezza del Belgio e del Nord-Francia dove rimase sino all'aprile 1942.
Dal 30 giugno 1942 al 15 giugno 1943 fu comandante dell'Einsatzgruppe D, l'unità mobile di massacro che operò nel sud dell'Unione Sovietica.
Fu inviato poi a Cracovia come capo della polizia e dei Servizi di Sicurezza sino al febbraio 1945.
In questa veste oltre a sovrintendere alla "pulizia dagli ebrei" di Cracovia organizzò l'evacuazione di fronte all'avanzare delle truppe sovietiche.
Rimane famosa una sua circolare del 20 luglio 1944 nella quale ordinò di evacuare i detenuti dalle prigioni e gli ebrei dalle industrie di armamenti. Se, scriveva, circostanze impreviste avessero reso impossibile il trasporto gli internati dovevano essere uccisi sul posto e se ne sarebbero dovuti far scomparire i corpi bruciandoli, facendo saltare in aria i capannoni o in altro modo.
Nel crepuscolo della Germania Bierkamp fu prima a Stuttgart e poi a Breslavia nel 1945.
Non è chiaro se venne ucciso o si suicidò ad Amburgo il 16 aprile 1945.