Under studietiden i Stavanger var Birkeli en sentral aktør bak opprettelsen av organisasjonen De Unges Misjon. Det ble startet en lang rekke lokale organisasjoner over hele landet etter opprettelsen av foreningen i Stavanger.

Birkeli reiste ut som misjonær til Madagaskar i 1903 for Det Norske Misjonsselskap og arbeidet i landet frem til 1919. Den norske misjonen på Madagaskar startet i 1874 og var godt i gang da han kom til landet. Birkeli var med på en rekke byggearbeider og arbeidet med å etablere en selvstyrt og stedegen kirke på Madagaskar. Han arbeidet for å få de lokale myndigheter selvhjulpne.

Birkeli var en aktiv forsker på madagassiske dialekter og kultur og fikk stor anerkjennelse for sitt vitenskapelige arbeid. Han ble medlem av det madagassiske vitenskapsakademi. Birkeli ble den første nordmann som tok en doktorgrad uten å ha examen artium.

Birkeli var en aktiv forfatter og formidler fra misjonsarbeid. Som skribent og foredragsholder fikk han stor betydning for kontakten med misjonsforeninger over hele landet.

I 1923 ble han ansatt som lærer ved Misjonsskolen i Stavanger. Han ble forstander ved misjonsskolen i 1923. Ved siden av dette arbeidet redigerte han i flere år Norsk Misjonstidende, som i 1927 hadde rundt 20 000 abonnenter.

Birkeli fikk stor betydning som formidler. Han ble kjent gjennom sitt forfatterskap, men hadde også betydning for oppbygningen av misjonsbevegelsen i Norge.

• Birkeli, Emil (1946). Religionshistorie; formlære. Oslo: Dreyer
• Birkeli, Emil (1946). Liv i vekst. Jubileumsbok for Stavanger krets av Det Norske Misjonsselskap 1846–1946. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, Emil (1944). Huskult og hinsidighetstro. Nye studier over fedrekult i Norge. Oslo: Dybwad/Det Norske Vitenskapsakademi
• Birkeli, Emil (1943). Fra norsk folkeliv i hedensk og kristen tid. Oslo: Dreyer
• Birkeli, Emil (1938). Fedrekult i Norge. Et forsøk på en systematisk-deskriptiv fremstilling. Avhandling for den filosofiske doktorgrad. Oslo: Universitet i Oslo/Dreyer forlag
• Birkeli, Emil ( 1935- 1937). Misjonshistorie (2 bind). Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, Emil ( 1932). Høgsætet. Det gamle ondvege i religionshistorisk belysning. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, Emil ( 1925). En Ørkenvandrer. Norges første Afrikamissionær H. C. Knudsen. Oslo: Lutherstiftelsen.
• Birkeli, Emil (). Vest- Madagaskar, I Det Norske Misjonsselskaps historie i hundre år, bd. IV. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, Emil (). Vest- Madagaskar, I Stavanger krets av Det norske misjonsselskap 1846-1946. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, Emil (1920). Fra Tamarindenes land. Madagaskars vestkyst. En missionsstudiebok. 2. opplag. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, Emil (1912). Fra fjerne kyster. Kristiania [Oslo] : Johannes Bjørnstad
• Birkeli, Emil og Strand, C. Tidemann (1959). Kallet og veien. Det Norske misjonsselskaps misjonsskole 1859–1959. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Birkeli, F. (1962). Gjennom stengte dører. Oslo: Land og Kirke.
• Birkeli, F. med flere (1949). Det Norske Misjonsselskaps historie i hundre år, Bind 4. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.

• Det Norske Misjonsselskap
• Emil Birkeli i Norsk biografisk leksikon
• kristen misjonsvirksomhet
• misjon

• VID Misjonsarkivet

• Danbolt, E. (1948). Det Norske Misjonsselskaps misjonærer 1842–1948. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Myklebust, O. G. ().The Study of Missions in Theological Education, Bind 1–2. World Council of Churches.
• Myklebust, O. G. (1980). H. P. S. Schreuder. Kirke og misjon
• Nome, J. (1943). Det Norske Misjonsselskaps historie i hundre år, Bind 2. Stavanger: Det Norske Misjonsselskaps Forlag.
• Wisløff, C. F. (1971). Norsk Kirkehistorie, Bind 3, Oslo: Lutherstiftelsen.