O clube da segunda divisão inglesa afirmou que o ex-atacante do Manchester United e da seleção inglesa assinou um contrato de três anos e meio.
Rooney, ex-treinador do DC United, substitui John Eustace, que foi demitido na segunda-feira.
O Birmingham é o sexto na tabela da Championship, 12 pontos atrás do líder Leicester.
"Tenho construído minha carreira de treinador, me desafiando em diferentes ambientes para me preparar para esta oportunidade. É um projeto que me dá um senso de propósito e mal posso esperar para começar", disse o técnico de 37 anos.
"Tenho uma forma clara pela qual quero que a equipe jogue, e minha comissão técnica e eu trabalharemos duro para implementá-la. Vamos criar uma cultura vencedora aqui com uma identidade que empolgue os torcedores dos Blues", acrescentou ele.
Rooney terá em sua comissão técnica os ex-companheiros Ashley Cole e John O'Shea, que manterão seus cargos de assistentes na seleção sub-21 da Inglaterra e na seleção da Irlanda, respectivamente.
Breve carreira ainda sem sucesso
Wayne Rooney deixou o cargo de treinador do DC United, na semana passada, depois que sua equipe não conseguiu se classificar para os playoffs da MLS pelo quarto ano consecutivo.
Antes de sua passagem pelos Estados Unidos, Rooney comandou o Derby County por 17 meses. Com o time inglês, ele conquistou 55 pontos – o suficiente para evitar o rebaixamento – mas o clube acabou rebaixado para a terceira divisão de qualquer maneira devido à punição por problemas financeiros.
"Wayne tem se preparado para uma oportunidade como essa desde que embarcou em sua formação como treinador ainda quando era jogador do Manchester United", disse o presidente e co-proprietário do Birmingham, Tom Wagner.
O Birmingham, que disputou pela última vez a Premier League em 2011, tem 18 pontos em 11 jogos. O próximo jogo dos Blues é contra o Middlesbrough fora de casa, em 21 de outubro.