Brongniarts mest betydelsefulla arbeten behandlar fossilen och deras uppträdande i lagrade bergarter; bl.a. var han en av de första som använde sig av ledfossil för att tidsbestämma sedimentära bergartslager. Han gjorde noggranna studier i Parisbäckenet och kunde konstatera att lagerserien där var betydligt äldre än vad som tidigare antagits och