korai korában Brongniart a hüllők tanulmányozására összpontosított, és 1800-ban kiadta az Essai dune classification naturally des reptiles-t, amelyben összehasonlította a hüllők anatómiáját annak érdekében, hogy különböző csoportokba sorolja őket. A négy osztályozás a Chelonia, a Sauria, az Ophidia és a Batrachia volt. Annak ellenére, hogy a Batrachiát a hüllők alosztályába sorolta, Brongniart hatalmas különbséget észlelt Batrachia anatómiájában az osztály többi részéhez képest. Ezt a problémát 1804-ben Pierre Latreille oldotta meg azzal, hogy Batrachiát kétéltűeknek nevezett osztályba cserélte, a Reptilia csoport többi részét pedig megtartották. Ezért a Batrachiak az egyetlen csoport, amelyet már nem ismernek el hüllőként, mivel kétéltűek.
Brongniart számára a legjelentősebb munka az volt Essai sur la g enterprographie min enterpralogique des environs de Paris együttműködve Georges Cuvier a Párizs körüli geológiai tanulmányokról 1811-ben. Akkor, Cuvier megpróbálta kitalálni a fosszíliák periódusait, hogy rekonstruálja a kihalt emlősöket azok periódusai alapján. A papír “Essai sur la g enterprographie min enterpralogique des environs de Paris” azonosított kilenc formációk, hogy már kialakult egy nagyon hosszú ideig. A legrégebbi formációkat Kréta, Argile Plastique, Calcaire grossier, Calcaire silicieux, Formation gypseuse, Sabels et Gres marins, Gres sans coquilliers, Terrain d ‘eau douce és Limon d’ aerrissement néven ismerték. Brongniart megállapította, hogy a rétegek egy részében tengeri puhatestű-kövületek, másokban pedig édesvízi puhatestű-kövületek voltak. Ezeknek a tengeri és édesvízi rétegeknek a váltakozását használta arra, hogy megcáfolja azt az elméletet, miszerint a rétegeket egy zsugorodó óceán rakta le. A papírt először 1808 áprilisában olvasták fel a nyilvánosság számára, de 1808 júniusában, majd később 1811-ben meghosszabbították. Ők voltak az elsők között, akik fosszilis tartalma alapján tanulmányozták a földet, ahelyett, hogy a kőzetek jellemzőire támaszkodtak volna. Az együttműködés során bizonyítékokat találtak Abraham Werner neptunizmusa ellen is. Az eredmények arra késztették Cuvier-t, hogy katasztrófát hozzon létre.
a stratigráfia másik jelentős hozzájárulása az volt, hogy a Párizsban vizsgált rétegek fosszilis tartalmát a mélység vagy a litológia helyett más helyeken lévő rétegek azonosítására használták, mivel a kőzetektől nem várható el, hogy pontosan azonos tulajdonságokkal vagy mélységgel rendelkezzenek, ha különböző körülmények között rakódnak le.
1822-ben Brongniart kiadta az első teljes hosszúságú tanulmányt a trilobitákról, amelyben Európából és Észak-Amerikából származó fajtákat Osztályozott, és megpróbálta csoportosítani őket életkor alapján. Ez a munka hozzájárult a paleozoikus rétegtan későbbi munkájához.