Oltre ad essere stato un rinomato paleobotanico, Achille De Zigno si occupò attivamente dello studio dei vertebrati fossili, provenienti per lo più da vari intervalli stratigrafici dell'area veneta. In particolare, incentrò l'attività di ricerca sui pesci triassici e del Paleogene come quelli, celeberrimi da secoli, dell'Eocene di Bolca. Vista la qualità e quantità dei lavori sull'argomento può essere considerato uno dei più importanti paleoittiologi italiani dell'Ottocento assieme a Oronzo Gabriele Costa (1789–1867), Gaetano Giorgio Gemmellaro (1832–1904) e Francesco Bassani (1853–1916).

De Zigno fu inoltre il primo paleontologo veneto a produrre un lavoro di sintesi sui vertebrati fossili (pesci e rettili) rinvenuti nella successione mesozoica della regione. Referenza: De Zigno, A. (1883). Sui vertebrati fossili dei terreni mesozoici delle Alpi Venete. Nuovi saggi della Regia Accademia di Scienze Lettere ed Arti in Padova, 9, 315–326.

Bozza di tavola che raffigura resti di vertebrati del Cretaceo del Veneto, tratta dai materiali per l'opera inedita di Achille De Zigno Fossiles de la Vénétie. Biblioteca di Geoscienze dell'Università di Padova.

Una cospicua parte delle pubblicazioni di De Zigno sui vertebrati fossili è dedicata allo studio dei mammiferi, soprattutto quelli marini, in particolare i sirenii.
In uno dei suoi quaderni di campagna De Zigno descrive l'escursione sul Monte Zuello (ora Duello), presso Roncà (Verona), dell'agosto 1874, con Cerato, della famiglia di cavatori di Bolca.

Nelle rocce sedimentarie del Bartoniano (Eocene medio) del Monte Duello fa eseguire scavi che portano alla luce resti fossili di sirenii, vertebre, costole e quattro crani, che attribuisce a tre nuove specie di Halitherium. La maggior parte dei resti in suo possesso è attribuita alla nuova specie Halitherium veronense. De Zigno descrive ed illustra subito la scoperta in una delle sue Annotazioni paleontologiche. Seguirono altre pubblicazioni.

Tav. XVIII da: De Zigno, Achille (1874). Annotazioni paleontologiche. Sirenii fossili trovati nel Veneto. Memorie del Reale Istituto veneto di scienze, lettere ed arti, 18, [427]-453.

Questi resti furono inizialmente attribuiti al genere Halitherium e in seguito a Prototherium, che è considerato un genere primitivo dei dugongidi, un gruppo che si originò e diversificò nell'area tetidea.

Si tratta dei resti di sirenii tra i più antichi e meglio conservati a livello mondiale. Oltre che in Veneto, resti di Prototherium sono stati trovati anche in Germania e in Spagna.

Dei quattro crani rinvenuti sul Monte Duello, due attribuiti a Prototherium veronense sono ancora conservati presso la sezione di Geologia e Paleontologia del Museo della Natura e dell'Uomo dell'Università di Padova (MNU).

Il giacimento eocenico di Monte Duello ha restituito anche altri resti di vertebrati quali pesci, rettili (tra cui lo spettacolare cranio del coccodrillo Megadontosuchus arduini MGP-PD 1Z.) e uccelli, tutti oggetto di studio da parte di De Zigno e anch'essi conservati nella sezione di Geologia e Paleontologia del Museo della Natura e dell'Uomo dell'Università di Padova (MNU).

Tav. I da: De Zigno, A. (1880). Sopra un cranio di coccodrillo scoperto nel terreno eoceno del veronese. Atti della Reale Accademia dei Lincei. Memorie. Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, 5, 65–72, 2 tavv. Biblioteca di Geoscienze dell'Università di Padova.

Bozza di tavola che raffigura resti dei coccodrilli di Monte Duello, tratta dai materiali per l'opera inedita Fossiles de la Vénétie. Biblioteca di Geoscienze dell'Università di Padova.

Sul Monte Duello vengono scoperte, tra l'altro, le vertebre di Palaeophis oweni, considerato in un recente studio (Georgalis et al., 2020) come il più grande serpente fossile finora rinvenuto in Italia.

Vertebra in varie viste di Palaeophis oweni dal Monte Duello, conservata presso la sezione di Geologia e Paleontologia del nuovo Museo della Natura e dell'Uomo dell'Università di Padova (MNU) (MGP-PD 6981Za) e cartellino originale.

Tav. XV da: De Zigno, A. (1879). Annotazioni paleontologiche. Nuove aggiunte alla fauna eocena del Veneto. Memorie del Reale Istituto veneto di scienze, lettere ed arti, 21, [775]-789.

Le figg. 9-11 riproducono le vertebre di Palaeophis oweni.

La fig. 16 riproduce il rostro di Cylindracanthus rectus (MGP-PD 6982Z), sempre dal Monte Duello. Si tratta di una specie di pesce estinto simile all'attuale Marlin, rappresentata da un rostro cilindrico-conico, quasi completo, lungo 31 cm.

Bozza di tavola che riproduce il rostro di Cylindracanthus rectus e altri reperti, tratta dai materiali per l'opera inedita Fossiles de la Vénétie. Biblioteca di Geoscienze dell'Università di Padova.