Современной орфографической норме соответствует написание через дефис: естественно-исторический. Слитное написание можно встретить в старых словарях и их современных переизданиях, игнорирующих развитие орфографической науки за последние десятилетия.

Рекомендуем писать эти слова через дефис, как указано в орфографическом словаре.

Современной орфографической норме соответствует дефисное написание: естественно-исторический, естественно-научный. Слитное написание можно увидеть в старых словарях и тех переизданиях старых словарей, которые выдаются за обновленные справочники, но которые при этом не приведены в соответствие современной письменной норме.

Современная письменная норма: естественно-исторический. См.: Русский орфографический словарь РАН / Под ред. В. В. Лопатина, О. Е. Ивановой. – 4-е изд., испр. и доп. – М., 2012.

Слитное написание, предусмотренное «Правилами русской орфографии и пунктуации» 1956 года (и отраженное в некоторых словарях до сих пор), не соответствует нынешней практике письма.