法国大革命后，皇家植物园改为国家自然博物馆，并增设了一系列教席，包括动物学教授两名，拉马克当了其中的无脊椎动物学教授，高等动物学教授由另一位生物学家圣提雷尔担任。由于圣提雷尔对古生物学比较陌生，他们推荐另一位青年生物学家来此工作，并专门为他增设了比较解剖学教授一席。这位青年就是居维叶，时年26岁。
居维叶早先是一位神童。他4岁能读书，14岁考入德国斯图加特大学学习生物学。法国大革命后回到法国，先是给一位贵族当家庭教师，业余时间从事海洋生物学研究。他关于海洋生物的分类研究给圣提雷尔留下了深刻的印象，1795年便被任命为国家自然博物馆比较解剖学教授。任职期间，他奠定了比较解剖学和古生物学的基础。
对物种之间比较解剖学的研究，是居维叶最为出众的工作。他创造了比较解剖学中的动物肢体的系统性原则和类比性原则。根据系统性原则，一个动物的各个器官之间有着密切的相互关系，由一个部分可以推断另一个部分。“牙齿的形状意味着颚的形状，肩胛骨的形状意味着爪的形状，正如一条曲线的方程式含有曲线的所有属性一样。”根据类比性原则，相似动物的各器官的结构和功能有类同之处。根据未知动物的局部结构，参照已知动物，可以推知未知动物的其他器官和功能。居维叶运用他创造的类比原则，可以由动物残存的骨骼神奇地推知其他的骨骼，从而复原整个动物体。例如，如果我们发现了一副动物的尖牙利齿，就可以知道这是一个食肉类动物。既然是食肉类动物，它的消化道必定与食草类动物的不一样；它必定有锋利的爪子以便捕抓猎物；为了嚼碎肉食，它必定有发达的咬肌；为了提供这样的咬肌就得有发达的颧骨弓，等等。他在这方面的能力使同时代人赞叹不已。有一个流传很广的故事，反映了居维叶对于动物体整体相关性的无比熟悉。有一次，他的一群学生恶作剧，深夜穿着牛头马面的魔鬼面具闯进了他的居室，怪叫着：“居维叶，居维叶，我要吃你。”居维叶被惊醒后，瞧了一眼他们的打扮，便又闭上了眼睛，只说了一句：“长角长蹄子的动物必定吃草，你怎么能吃我？”便又睡着了。
根据比较解剖学，居维叶提出了一套动物界的分类系统。他将所有动物分成四个门：脊椎动物门、软体动物门、节肢动物门和辐射动物门。他的分类是按照动物的内部结构进行的，因而比仅从外表特征进行分类更为合理和深刻，也更能指出动物之间的亲缘关系。
居维叶在比较解剖学上的卓越建树，使他有可能在古生物学领域大展其才。古生物学的所有证据都在化石里，而化石往往是残缺不全的。在这里，正需要居维叶的比较解剖学方法。1796年，他得到一副古象的化石。通过类比，他得出它本是一种长毛象的结论，并复制了长毛象的骨骼结构，指出它与印度象之间有亲密的亲缘关系。这种关系比印度象与非洲象之间的关系更为密切。此后，他辨认了150多种哺乳动物的化石。
大量化石的证认使得居维叶有可能对其进行分类。化石的分类工作是居维叶的首创。他发现，虽然古生物与现存生物并不完全类似，但依然可以按他的四门分类系统分类。他还注意到，不同地层中的生物化石显现出明显的不同。地层越古老，化石越简单；地层越年轻，化石越复杂、越接近现存生物。这一事实本来可以使他走向进化论，但他是一位虔诚的宗教信徒、物种不变论的坚定信奉者。他提出了“灾变说”来解释这些现象。
居维叶认为，历史上地球表面曾出现过几次大洪水。每次洪水都将所有生物全部毁灭，其遗骸在相应地层中形成今日所见的化石。大洪水后，造物主再次创造新的生命。造物主的每次创造都有所不同，导致了地层中化石形态的不同。他推测，历史上共发生过四次大洪水，其中最近的一次就是圣经上所说的发生于五六千年前的诺亚洪水。这些灾变论思想记录在他于1825年出版的《地球表面的革命》一书中。
居维叶不仅是一位杰出的比较解剖学家和古生物学家，还是一位能言善辩的天才活动家和出色的组织者。在拿破仑时期，他出任教育部长。在波旁王朝复辟时期，他依然受到重用，被委任为内政部长。19世纪初期，居维叶的权势炙手可热，被称为“生物学界的独裁者”。他打击主张进化论的拉马克和圣提雷尔，在学界推行他的灾变说。但是，缓慢进化的思想潮流已如山间冰雪消融之春水，不可阻挡地汇入大江大河，汇入大海。
