V jeho raném věku, Brongniart zaměřena na studium plazů a publikoval Essai dune klasifikace přirozeně des plazů v roce 1800, které se ve srovnání anatomie plazů s cílem zařadit je do různých skupin. Čtyři klasifikace byly Chelonia, Sauria, Ophidia a Batrachia. Nicméně, i-když je klasifikován Batrachia jako sub-třídy Reptilia, Brongniart si všimli, obrovský rozdíl v anatomii Batrachia ve srovnání se zbytkem třídy. Tento problém byl vyřešen v roce 1804 Pierrem Latreillem nahrazením Batrachie do třídy zvané obojživelníci a zbytek seskupení Reptilia byl zachován. Proto jsou Batrachians jedinou skupinou, která již není uznávána jako plazi, protože jsou obojživelníky.
nejvýznamnější práce pro Brongniart byl Essai sur la geographie minéralogique des environs de Paris ve spolupráci s Georges Cuvier na studium geologie v okolí Paříže v roce 1811. V době, kdy, Cuvier se snažil zjistit období, ze kterých fosilie pocházejí, a rekonstruovat vyhynulé savce na základě období, ze kterých pocházejí. Jejich kniha „Essai sur la geographie minéralogique des environs de Paris“ identifikoval devět formací, které byly vytvořeny po velmi dlouhou dobu. Formace, počínaje nejstarším, byly tzv. Křída, Argile Plastique, Calcaire grossier, Calcaire silicieux, Tvorba gypseuse, Sabels et Gres marins, Gres sans coquilliers, Terrain d ‚ eau douce, a Limon d’aterrissement. Brongniart zjistil, že některé vrstvy měly fosílie mořských měkkýšů, a někteří měli fosílie měkkýšů sladké vody. Použil střídání těchto mořských a sladkých vodních vrstev, aby vyvrátil teorii, že vrstvy byly uloženy zmenšujícím se oceánem. Papír byl poprvé přečten veřejnosti v dubnu 1808, ale byl rozšířen v červnu 1808 a později 1811. Byli mezi prvními lidmi, kteří studovali zemi podle jejího fosilního obsahu, místo aby se spoléhali na vlastnosti hornin. Během spolupráce také našli důkazy proti Neptunismu Abrahama Wernera. Výsledky vyvolaly Cuviera k vytvoření katastrofy.
Další významný příspěvek ve stratigrafii byl pomocí fosilních obsah ve vrstvách, on zkoumal v Paříži k identifikaci vrstev na jiných místech se místo hloubky nebo litologii, jako kameny nemůže být čekal, že má stejné vlastnosti nebo hloubky, pokud je poskytnuta za různých podmínek.
v roce 1822 publikoval Brongniart první celovečerní studii trilobitů, ve které klasifikoval odrůdu z Evropy a Severní Ameriky a pokusil se je seskupit podle věku. Tato práce přispěla k pozdější práci na paleozoické stratigrafii.