Nella sua prima età, Brongniart si concentrò sugli studi dei rettili e pubblicò Essai dune classification naturally des reptiles nel 1800, che confrontava l’anatomia dei rettili per classificarli in diversi gruppi. Le quattro classificazioni erano Chelonia, Sauria, Ophidia e Batrachia. Tuttavia, anche se classificò i Batrachia come una sottoclasse dei Reptilia, Brongniart notò un’enorme differenza nell’anatomia dei Batrachia rispetto al resto della classe. Questo problema fu risolto nel 1804 da Pierre Latreille sostituendo i Batrachia in una classe chiamata Anfibi, e il resto del raggruppamento Reptilia fu mantenuto. Pertanto, i Batrachi sono l’unico gruppo che non è più riconosciuto come rettili in quanto sono anfibi.
Il lavoro più significativo per Brongniart fu Essai sur la géographie minéralogique des environs de Paris in collaborazione con Georges Cuvier sugli studi di geologia intorno a Parigi nel 1811. A quel tempo, Cuvier stava cercando di capire i periodi a cui appartengono i fossili e di ricostruire i mammiferi estinti in base ai periodi a cui appartengono. Il loro documento “Essai sur la géographie minéralogique des environs de Paris” identificò nove formazioni che si erano formate in un periodo di tempo molto lungo. Le formazioni, iniziando dalla più antica, erano chiamate Gesso, Argile Plastique, Calcaire grossier, Calcaire silicieux, Formation gypseuse, Sabels et Gres marins, Gres sans coquilliers, Terrain d’eau douce, e Limon d’aterrissement. Brongniart trovò che alcuni degli strati avevano fossili di molluschi marini e altri di acqua dolce. Usò l’alternanza di questi strati marini e d’acqua dolce per confutare la teoria che gli strati fossero stati depositati da un oceano in contrazione. Il documento fu letto per la prima volta al pubblico nell’aprile 1808, ma fu esteso nel giugno 1808 e poi nel 1811. Furono tra le prime persone a studiare la terra dal suo contenuto di fossili invece di basarsi sulle caratteristiche delle rocce. Durante la collaborazione, trovarono anche prove contro il nettunismo di Abraham Werner. I risultati portarono Cuvier a creare il catastrofismo.
Un altro contributo significativo nella stratigrafia fu l’utilizzo del contenuto di fossili negli strati che esaminò a Parigi per identificare gli strati in altri luoghi invece della profondità o della litologia, poiché non ci si può aspettare che le rocce abbiano le stesse caratteristiche o la stessa profondità se depositate in condizioni diverse.
Nel 1822, Brongniart pubblicò il primo studio completo sui trilobiti in cui classificò una varietà dall’Europa e dal Nord America e cercò di raggrupparli in base all’età. Questo lavoro ha contribuito al successivo lavoro sulla stratigrafia del Paleozoico.
Il suo lavoro ha contribuito alla stratigrafia del Paleozoico.