鱼类分类学的发展，从外部形态特征区分，逐步深入到内部解剖特征的区分。朱元鼎将他精湛的比较解剖学的造诣，运用在鱼类分类学的研究上，从而发现了大量新种、新属、新亚科，提出和建立了有关鱼类新的分类系统，并在鱼类的演化和系统发育方面屡树创见。

    关于鲤科分类上的贡献

    30年代前，我国内陆水域的最主要鱼类——鲤科鱼类的分类，还没有进行过系统整理，或只是初步零星的工作，种属系统相当混乱。1932年朱元鼎在美国进修期间，就着手用比较解剖学的方法，对鲤科分类进行深入研究。1935年他的博士论文《中国鲤科鱼类之鳞片、咽骨与牙齿的比较研究》发表后，引起了国内外学术界广泛重视。他在这篇论文中，深入地研究了中国鲤科鱼类鳞片、咽骨和牙齿的构造，探讨了这些构造在系统分类中的价值，以及形态变化和鱼类演化的关系，从而提出了中国鲤科鱼类分类系统的意见，并发现了7个鲤科鱼类的新属。为开拓鱼类分类学研究领域与鱼类分类的新途径作出了贡献。该论文所具的独创性的见解，受到国内外学术界的广泛重视。当时，日本的鱼类学学者用“元鼎骨”指称鲤科鱼类的咽骨。至今该论文仍是国内外研究鲤科鱼类必不可少的重要参考文献。

    关于石首鱼类分类上的贡献

    石首鱼类由于它头部有一对晶莹洁白的大型“耳石”而得名，是世界经济鱼类，尤以中国产量最大，如大黄鱼、小黄鱼、鮸等均具重要经济价值。但长期以来中国及世界石首鱼类的分类颇为混乱，且存在一些错误，其原因是当时国内外学者仅从其外形进行分类，因而有许多问题长期未能得以解决，尤其对石首鱼类的演化研究更是一个还无人涉及的空白。1963年朱元鼎同罗云林、伍汉霖根据长期研究成果，撰写出版了《中国石首鱼类分类系统的研究和新属新种的叙述》。该书根据作者多次在中国沿海各地所采集的石首鱼类标本，总结过去一百余年来有关中国石首鱼类的分类学资料，详细研究了中国沿海产的石首鱼类，率先从内部解剖，以鳔和耳石的形态和式型的比较分析，最早发现了石首鱼类鳔的分枝和耳石形态的变化规律，并结合前人所习用的外部形态特征作依据，从而发现4新亚科、2新属和4新种，最主要的贡献在于弄清了石首鱼类的亲缘隶属关系，使其分类系统更科学化，更接近自然状况。该书不仅充实提高了中国石首鱼的分类系统，解决了过去在分类上所存在的紊乱问题，而且其研究方法为中国鱼类分类研究开辟了一条新途径。因此，引起国内外有关鱼类学家的关注和重视。巴西学者将其译成英文，于1975年在荷兰出版。其后国外相继发表的鱼类学专著中，凡涉及石首鱼类分类研究时，均大量引用该书的研究方法、学术观点及具体种类的有关资料。该书发表已26年，至今仍是研究世界石首鱼类的重要参考文献，它对促进鱼类分类学科的发展有较大的科学意义，被列入《上海市1960科学技术研究论文选集》，并获得1978年福建省科学技术成果奖。

    在中国软骨鱼类比较解剖学研究上的贡献

    朱元鼎与孟庆闻合作，于1979年撰写出版《中国软骨鱼类的侧线管系统以及罗伦瓮和罗伦管系统的研究》专著。该书分“总论”、“各论”、“结论”三部分。总论介绍了研究简史、研究方法，侧线管、罗伦管系统的区分及命名问题，侧线管各管道、各罗伦瓮群和管群在不同种类的变化和特征。各论综述了73种中国软骨鱼类的2个系统的整个结构。结论探讨了2个系统的变化性质和鱼类形态与生态之间的密切关系，并依其形态结构特征调整了一些科、属、种的分类位置，增设若干分类阶元，叙述了软骨鱼类各分类阶元的主要形态特征，探索了中国软骨鱼类的系统演化。朱元鼎等在对73种中国软骨鱼类的侧线管、罗伦管和罗伦瓮的结构研究基础上，对以前没有定名的肩圈、腹管、颅圈、背侧圈等都予以定名，使这2个器官的研究更臻于完善。鱼类分类过去除外部形态特征，内部解剖特征较多地应用骨骼系统作为分类依据之一，但软骨鱼类的骨骼系统尚不如侧线管系统和罗伦管系统能具有各分类阶元的明显特征。他们通过内部解剖的比较研究，分析和观察各分类阶元侧线管和罗伦管系统的变化特征，清楚地看出两者之间的相互关系，以其亲缘关系和演化趋向获得深刻启示，并参考了古鱼类学的资料，提出了一个新的中国软骨鱼类分类系统，侧孔总目新增设须鲨目、真鲨目、扁鲨目、锯鲨目；下孔总目新增设锯鳐目和鲼目。对软骨鱼类这种高级器官的研究在鱼类进化理论方面是一个超越前人的突破，对于鱼类形态学、分类学，以及进化理论方面都有广泛的影响，本研究在国内属首创，在国际上也是先进的，因而获1987年国家自然科学奖三等奖。