in zijn vroege leeftijd richtte Brongniart zich op de studies van reptielen en publiceerde in 1800 Essai dune classification naturally des reptiles, waarin hij de anatomie van reptielen vergeleek om ze in verschillende groepen te classificeren. De vier classificaties waren Chelonia, Sauria, Ophidia en Batrachia. Hoewel hij Batrachia classificeerde als een subklasse van Reptilia, merkte Brongniart een enorm verschil op in de anatomie van Batrachia in vergelijking met de rest van de klasse. Dit probleem werd in 1804 opgelost door Pierre Latreille door Batrachia te vervangen in een klasse genaamd amfibieën, en de rest van de Reptilia groep werd behouden. Daarom is Batrachians de enige groep die niet langer als reptielen wordt herkend omdat het amfibieën zijn.
het belangrijkste werk voor Brongniart was Essai sur la géographie minéralogique des environs de Paris in samenwerking met Georges Cuvier over geologiestudies rond Parijs in 1811. In die tijd probeerde Cuvier uit te zoeken uit welke perioden de fossielen komen en om de uitgestorven zoogdieren te reconstrueren op basis van de perioden waar ze vandaan komen. Hun paper “Essai sur la géographie minéralogique des environs de Paris” identificeerde negen formaties die gedurende een zeer lange periode waren gevormd. De formaties, beginnend met de oudste, werden de kalk, Argile Plastique, Calcaire grossier, Calcaire silicieux, Formation gypseuse, Sabels et Gres marins, Gres sans coquilliers, Terrain d ‘eau douce, en Limon d’ waterrissement genoemd. Brongniart vond dat sommige van de strata mariene weekdierfossielen hadden, en sommige hadden zoet water weekdierfossielen. Hij gebruikte de afwisseling van deze mariene en zoetwaterlagen om de theorie te weerleggen dat lagen werden afgezet door een krimpende Oceaan. De krant werd voor het eerst voorgelezen aan het publiek op April 1808, maar werd verlengd in juni 1808 en later op 1811. Zij waren de eerste mensen die de aarde bestudeerden op basis van zijn fossiele inhoud in plaats van te vertrouwen op de kenmerken van rotsen. Tijdens de samenwerking vonden ze ook bewijzen tegen het neptunisme van Abraham Werner. De resultaten hebben Cuvier ertoe aangezet catastrofisme te creëren.
een andere belangrijke bijdrage in de stratigrafie was het gebruik van het fossielgehalte in de strata die hij in Parijs onderzocht om strata op andere locaties te identificeren in plaats van diepte of lithologie, omdat van rotsen niet kan worden verwacht dat ze exact dezelfde kenmerken of diepte hebben als ze onder verschillende omstandigheden worden afgezet. In 1822 publiceerde Brongniart de eerste volledige studie van trilobieten waarin hij een variëteit uit Europa en Noord-Amerika classificeerde en probeerde ze te groeperen op basis van leeftijd. Dit werk droeg bij aan later werk over de Paleozoïsche stratigrafie.