Em sua tenra idade, Brongniart focada nos estudos de répteis e publicado Essai duna classificação naturalmente des répteis em 1800, que ele comparou a anatomia dos répteis, a fim de classificá-los em grupos diferentes. As quatro classificações foram Chelonia, Sauria, Ophidia e Batrachia. No entanto, mesmo-embora ele tenha classificado Batrachia como uma sub-classe de Reptilia, Brongniart notou uma enorme diferença na anatomia da Batrachia em comparação com o resto da classe. Este problema foi resolvido em 1804 por Pierre Latreille, substituindo Batrachia em uma classe chamada Anfíbios, e o resto do Reptilia agrupamento foi mantida. Portanto, Batrachia é o único grupo que não é mais reconhecido como répteis como são anfíbios.
O mais significativo de trabalho para Brongniart foi Essai sur la géographie minéralogique des arredores de Paris, em colaboração com Georges Cuvier-se em estudos de geologia em torno de Paris, em 1811. Na época, Cuvier estava tentando descobrir os períodos que os fósseis são de e para reconstruir os mamíferos extintos com base nos períodos de onde eles são. Seu artigo “Essai sur la géographie mineralogique des environs de Paris” identificou nove formações que haviam sido formadas ao longo de um longo período de tempo. As formações, começando com o mais antigo, eram chamados de Giz, Argile Plastique, Calcaire grossier, Calcaire silicieux, Formação gypseuse, Sabels et Gres marins, Gres sans coquilliers, Terreno d’eau douce, e Limon d’aterrissement. Brongniart descobriu que alguns dos estratos tinham fósseis de moluscos marinhos, e alguns tinham fósseis de moluscos frescos. Ele usou a alternância dessas camadas de água doce e marinha para refutar a teoria de que estratos foram depositados por um oceano encolhido. O artigo foi lido pela primeira vez ao público em abril de 1808, mas foi estendido em junho de 1808 e mais tarde em 1811. Foram as primeiras pessoas a estudar a terra pelo seu conteúdo fóssil, em vez de depender das características das rochas. Durante a colaboração, eles também encontraram evidências contra o neptunismo de Abraham Werner. Os resultados despoletaram Cuvier a criar catástrofes.
outra contribuição significativa na estratigrafia foi o uso do conteúdo Fóssil nos estratos que ele examinou em Paris para identificar estratos em outros locais ao invés de profundidade ou litologia, pois não se pode esperar que as rochas tenham exatamente as mesmas características ou profundidade se depositadas em condições diferentes.
em 1822, Brongniart publicou o primeiro estudo completo dos trilobitas em que ele classificou uma variedade da Europa e América do Norte e tentou agrupá-los com base na idade. Este trabalho contribuiu para trabalhos posteriores sobre estratigrafia Paleozóica.