מכתבים ששלח לעמיתיו הגרמנים מעידים כי קיווייה היה מדען שטח יסודי מאוד. לדידו, חשיבות איסוף מידע מדויק הייתה גדולה לא פחות מניתוחו במעבדה. בכך, הושפע קיווייה מעבודתו של גוטלוב ורנר הגרמני. ורנר היה, בין השאר, מאבותיה של גישת הנפטוניזם, שקשרה בין שכבות הקרקע השונות לבין השלבים של היווצרות הארץ.
למחקריו בתחומי הטבע השונים ובעיקר אלה הקשורים בתצפית וניתוח של סלעים שונים קרא קיווייה בשם "מינרלוגיה". הוא סבר כי יחד עם זואולוגיה, בוטניקה ואף כימיה, מהווים ענפים אלה את העיקריים שבתחום הכללי של ההיסטוריה של הטבע. הוא חקר, לדוגמה, את הגאולוגיה של נורמנדי ותופעות של סלעי גיר שהכילו בתוכם שאריות של אבני צור. אולם, נדמה כי את מירב מאמציו השקיע קיווייה דווקא בניתוח ופירוש כתבי המלומד זאן אנדרה דה-לוק, שנולד בז'נבה והתגורר באנגליה תחת חסותו של המלך ג'ורג' השלישי. הוא היה מגדולי המומחים בגאולוגיה במחצית השנייה של המאה ה-18. כנוצרי אדוק הוא בילה את ימיו בניסיונות לפרש את ספר בראשית בצורה שתתאים לתצפיות הגאולוגיות של התקופה. יחד עם זאת, הוא לא היה ליטרליסט ודרך הפירוש שלו הייתה ייחודית. הוא לא האמין שגיל כדור הארץ הוא כמה אלפי שנים בלבד – כדעתם של רוב הגאולוגים הדתיים האחרים של אותו זמן.
הקריירה המדעית.
עבודתו של קיווייה הייתה ללא דופי. בגיל 22 הוא קרא ופירש את כתביו של דה-לוק במיומנות מעוררת הערכה והזדהה עם רעיונותיו של השווייצרי לפיהם יש למצוא הסברים סיבתיים טבעיים לתופעות גאולוגיות. גישה זו הייתה פופולרית באותם ימים, והעוסקים בה קראו לענף בשם "התאוריה של הארץ" (שם שמקורותיו הם בשלהי המאה ה-17 בספרו של תומאס בארנט "התאוריה הקדושה של הארץ"). חוקרים אלה ניסו בעיקר להתחקות אחר הגורמים הטבעיים למבנה הייחודי של כדור הארץ והגאולוגיה שלו. הם ייחסו גורמים אלה למספר אירועים (קטסטרופות) משמעותיים שהתרחשו במהלך ההיסטוריה, במקום הסבר באמצעות תהליך רציף של שינויים.
ב-1795 הוזמן קיווייה על ידי ז'ופרואה סנט-אילר (Geoffroy Saint-Hilaire) לבוא לפריז ולעבוד במוזיאון הלאומי המחודש של ההיסטוריה של הטבע. הוא החל את עבודתו כעוזר הוראה ועד מהרה הפך לפרופסור מן המניין. במוזיאון הלאומי עסק קיווייה בשלושה תחומים עיקריים. הוא הרחיב את המיון הטקסונומי של לינאוס, אסף דגים וזוחלים ובעיקר הרחיב את מחקרו על מאובנים. מחקרים אלה היקנו לו לימים את התואר "אבי הפלאונטולוגיה המודרנית".
קיווייה האמין כי ההיסטוריה של כדור הארץ הוכתבה על ידי סדרה של אסונות טבע גדולים באזורים מסוימים על הגלובוס. הוא סבר כי מקרים חוזרים ונשנים של עליית וירידת מי האוקיינוסים גרמה להיכחדותם של מינים רבים, ועדות לכך מצא במאובנים שאסף. אחד מתחומי העניין הגדולים של קיווייה היה תחום האנטומיה ההשוואתית. בעוד שרבים מהעוסקים באנטומיה באותה תקופה התמקדו בניתוח חיצוני של יצורי הטבע, הרי שקיווייה ביכר פעולות של ניתוח וביתור שלהם לפרטים הקטנים ביותר. הוא האמין כי רק בעזרת ניתוח מדוקדק שכזה הוא יוכל לעמוד על טבעם האמיתי של בעלי החיים שחקר, ולהבין לעומק את התהליכים שעברו עליהן לאורך ההיסטוריה.
סגנון עבודה זה הוא שסייע לקיווייה לפתח את "עקרון הקורלציה של החלקים". קיווייה נפעם למראה מערכות הפעולה הפיזיולוגיות שחקר, והגיע למסקנה כי חלקיו של הגוף פועלים בתיאום מושלם האחד עם השני. אם אחד מהם נפגע או מפסיק לעבוד, כך טען, הרי שהמערכת כולה תקרוס. מכאן משתמע כי תאוריה של אבולוציה איננה אפשרית:
קיווייה דחה אפוא כל תאוריה של התפתחות או אבולוציה. כל שינוי, לדעתו, יפר את האיזון שבין חלקי הגוף השונים וכתוצאה מכך אותו הגוף לא יהיה מסוגל עוד לתפקד. מכיוון שמערכת הפעולה של הגוף היא כה מושלמת ורציונלית, האמין קיווייה כי ניתן לשחזר אורגניזמים שונים אף אם אין בידינו אלא רק מקצת משרידיהם, זאת בהתבסס על הנחות מושכלות והגיוניות לגבי הדרך בה הם "עבדו" בעבר הרחוק. ואכן, הוא הצליח בשחזור מדויק להפליא של מאובנים שונים. הוא גילה זנים רבים של יונקים כגון העצלן הענק וחיות אחרות שנכחדו, ובכך חיזק את השערותיו שטענו כי מאובנים שייכים לזנים שנכחדו לפני זמן רב. קיווייה סבר שבשל המקריות הגאוגרפית של הקטסטרופות שפקדו את כדור הארץ בעבר, ייתכן שיימצאו בעלי חיים שנחשבו כנכחדים באזורים שעדיין לא נחקרו בזמנו.
בשנת 1812 ביצע קיווייה חלוקה של בעלי החיים לארבע קבוצות שונות: חולייתנים, פרוקי-רגליים, רכיכות וצורבים. הוא חקר את המבנה האנטומי של כל אחת מהקבוצות הללו והגיע למסקנה שהן נבדלות אחת מהשנייה בצורה משמעותית. כל דמיון שהיה עלול להימצא בין סוג אחד לשני ייחס קיווייה לפונקציות שהיו משותפות לשני סוגי החיות ולא, כדרך מתנגדיו, לתהליך אבולוציוני שמקורו באב קדמון משותף. גישה זו הביאה אותו לוויכוחים פילוסופיים עם עמיתים כסנט-אילר, בופון ומעל הכל לאמארק.
בשנת 1817 הוא פרסם את ספרו "חיבור על התאוריה של הארץ" בו ניסה לקשר בין תופעות גאולוגיות לבין הכתוב במקרא, באופן שהיה שמרני יחסית. בחיבור זה הוא הביא כדוגמה את שכבות הקרקע השונות והדגים כיצד ניתוח שלהן מצביע על כך שבעבר חיו על פני היבשה חיות ימיות. זה הוביל אותו למסקנה כי בתקופה מסוימת של ההיסטוריה האדמה הייתה מכוסה במים, מה שמעיד, לדעתו, על נכונות תאוריית הקטסטרופיזם שנדונה לעיל.
המחלוקת עם לאמארק.
ז'אן בפטיסט דה-לאמארק היה מבעלי המחלוקת הגדולים ביותר של קיווייה. לאמארק היה אף הוא זואולוג במוזיאון הלאומי, והשקפותיו היו שונות מאוד מאלו שפיתחו קיווייה ועמיתיו. לאמארק היה חסיד נלהב של תאוריית "שרשרת הקיום הגדולה" (The great chain of being) לפיה הייתה התפתחות של היצורים החיים במהלך ההיסטוריה. לאמארק פיתח את תאוריית הטרנסמוטציה (אבולוציה) של המינים והיה הראשון להציע תאוריית אבולוציה מתוחכמת. הוא סבר כי איברים מסוימים של בעלי חיים מתפתחים או מתנוונים בהתאם לשימוש בהם. עם הזמן השינויים האלה מועברים בירושה לצאצאיהם וכך נוצר מנגנון של אבולוציה:
הדוגמה המפורסמת ביותר לכך היא הג'ירפות. לאמארק מתאר עדר ג'ירפות שמגיע לסביבת מרעה חדשה בה העצים גבוהים יותר מהרגיל. הג'ירפות מותחות את צוואריהן על מנת שיוכלו להגיע לעלים וכך מאריכות אותם מעט. הן מעבירות תכונה זו לצאצאיהן, שבתורם אף הם ינהגו כך. לאחר שנים רבות מאוד תתקבלנה ג'ירפות בעלות צוואר ארוך במיוחד. זאת ועוד, לאמארק ניסח שני חוקים המיטיבים להסביר את שורשי התאוריה שלו:
שני חוקים אלו, שנוסחו בספרו החשוב של לאמארק "פילוסופיה זואולוגית" בשנת 1809, מבהירים נקודות חשובות בתאוריה שלו. אנו יכולים לראות את ההבדלים הבולטים בין לאמארק לקיווייה. לאמארק היה אבולוציוניסט ואילו קיווייה היה פיקסיסט, שדגל בקיבעון המינים. לאמארק לא האמין בהכחדה של מינים לאורך ההיסטוריה, ואילו קיווייה היה מחלוצי החוקרים בתחום זה. לאמארק התפרסם כחוקר המעלה השערות בהתבסס על ממצאים מעטים, ומנגד היה קיווייה ידוע כמדען קפדן שלא מסתפק בשום דבר מלבד עובדות והוכחות חותכות. אפילו יחסם לשלטון היה שונה ובעוד לאמארק הרפובליקני התקשה להרים את קרנו בתקופה זו, הרי שקיווייה היה ביחסים טובים עם נפוליאון ואף כיהן כמפקח במחלקת החינוך של צרפת במשך שנים רבות (הוא שמר על משרה זו גם לאחר נפילתו של נפוליאון).
קיווייה היה מראשוני המדענים להראות שהכחדה של מינים אכן התרחשה בהיסטוריה. הוא אף הקצין את דעותיו, באמרו כי החיים שקדמו לחיים של היום היו שונים בתכלית וכי המאובנים הם עדות רק למינים שנכחדו ולא, כפי שסברו אחרים כלאמארק ובופון, עדות אף למינים שעדיין חיים בעולם. אחת הבעיות עם תאוריה זו של קיווייה הייתה העובדה כי במקומות רחוקים אחד מהשני נמצאו שכבות סלע עם צורות חיים דומות. כזכור, קיווייה גרס כי היו מספר הכחדות לאורך ההיסטוריה, כשהאחרונה שבהן הייתה המבול התנ"כי. את בעיית השכבות הוא פתר בכך שטען כי לאחר הכחדה מסוימת, הגיעו בעלי חיים שכנים מאזורים קרובים והחליפו את בעלי החיים שנכחדו, עד שהגיעה קטסטרופה נוספת שהכחידה אותם והן הוחלפו על ידי חיות נוספות, וחוזר חלילה. אולם אף בתשובה זו יש פגם ברור לעין: אם נצא מנקודת ההנחה של קיווייה, הרי שעם הזמן היה צריך מספר מיני החיות לרדת בצורה משמעותית שכן היו הכחדות רבות. ממשיכיו של קיווייה פתרו שאלה זו באמרם כי בניגוד למקובל, לא הייתה תקופת בריאה אחת גדולה, אלא תקופות רבות כאלה, שכל אחת מהן התרחשה לאחר הכחדה.
המחלוקת עם ז'ופרואה סנט-אילר.
בשנת 1830 התקיים עימות פומבי מעניין בין קיווייה לבין עמיתו לעבודה הזואולוג אטיין ז'ופרואה סנט-אילר. השקפותיהם של שני המדענים היו שונות והם התנצחו ביניהם פעמים מספר בעשור החולף. עימות זה ממחיש באופן בלתי רגיל את הבדלי הגישות של קיווייה וז'ופרואה, כמו גם של קיווייה ושל מדענים אחרים רבים של אותה התקופה. לב העימות היה וויכוח אנטומי. בעוד ז'ופרואה וחסידיו ניסו למצוא את המשותף לכל החיות על אף ההבדלים במבנה הפנימי שלהן, הרי שקיווייה ניסה לעשות בדיוק את ההפך. על ידי החלוקה הטקסונומית שלו לארבע מחלקות, הוא הדגיש את השוני הפיזיולוגי בין הקבוצות השונות והתמקד בשוני זה כטיעון בסיס לשלילת תאוריות אבולוציוניות, כשהוא נותן חשיבות עליונה לשלמות התפקודית של הגוף.