是历史地理学的分支学科，属于自然科学。

历史自然地理学的研究对象是历史时期自然地理环境。所谓历史时期，指从人类社会进入新石器时代开始，若从地学的时代划分，则是从约1万年前开始的全新世时期。从严格意义上来说，这两者的开始时间不完全吻合，但只不过是视角不同而已。从此以后，农业生产在人类生产活动中占有重要地位，人类对自然地理环境的影响程度和广度不断增强。从此，自然地理环境的变化，除受自然界自身因素的影响外，还在很大程度上受人类活动的影响，随着历史的进程、科技的进步和社会生产力的发展，人类对自然界的干预和影响越来越增强。

从研究时段上，历史自然地理学是介于古地理学与现代地理学之间，填补了古地理和现代地理研究时段上的空缺。历史自然地理在研究时段上与古地理有一定重叠，但这可以在学科上互补和更好地衔接。

历史自然地理学研究的内容是自然地理环境组成要素在历史时期的变化，包括历史时期气候变化、植被变化、河道变迁和湖泊变化、海岸线位置的变化、沙漠分布范围的变化，以及动物地理分布的变化。虽然地貌是自然环境中的最重要的要素，但地貌要素中的重要地貌类型，包括山地、高原、平原、盆地、河谷等，在历史时期变化相对很小，所以对这些要素基本不予研究。由于自然环境是一个复杂的运动和变化的物质体系，各要素之间存在着相互影响和相互制约的复杂关系，因此历史自然地理还要研究各要素之间的相互影响，如气候变化对植被、湖泊、海岸线、沙漠范围变化的影响，植被变化对土壤侵蚀、河道变迁乃至气候的影响等。历史自然地理还研究历史时期导致自然环境变化的原因。影响历史时期自然地理环境变化的原因主要有两个，即自然原因和人为原因。历史时期人类活动对自然地理环境的影响是广泛和深远的。人类活动导致自然环境各要素的变化，是历史自然地理最主要的研究内容，也是历史自然地理区别于古地理的最主要方面。

历史自然地理的研究方法，有历史文献法、野外考察、对沉积地层取样进行孢粉分析、动植物遗体分析、沉积物粒度和矿物分析，以及碳14、热析光、遥感图像和地理信息系统等新技术和新手段。中国有丰富的历史文献和各种历史记录及数量众多的考古遗址，这些种类多样、内涵丰富的历史遗产，是中国历史自然地理研究最突出的优势和特点，是世界上任何其他国家所不具备的。因此，历史自然地理是中国独有的一门学科。

历史自然地理学是一门年轻的学科，其发展历史可分为几个阶段。20世纪60年代初以前，对个别自然地理要素变化的研究，已有学者开始进行。如中国学者竺可桢早在20年代就对历史时期中国气候变化开始研究。侯仁之进行了北京海淀的地形、水道与聚落的研究和历史时期毛乌素沙地变迁研究。

1956年，时任中国科学院副院长兼中国科学院地理研究所所长的竺可桢决定在地理研究所成立历史地理组。他指出历史地理学的发展方向有两个：①要把作为历史学附庸的历史地理学改造为现代地理学的分支学科。②历史地理学要为社会主义建设服务，走中国道路。竺可桢要历史地理学改造为现代地理学的思想，实际上就是要历史地理学转向历史自然地理研究。与此同时，竺可桢还决定在地理研究所的气候研究室设立历史气候研究组。可见，竺可桢对历史时期自然地理要素变化的研究是很重视的，也足证他要地理研究所成立历史地理组的目的就是要进行历史时期自然地理要素变化研究，尽管他没有明确提出历史自然地理这一称谓。

1960年，时任中国科学院地理研究所所长黄秉维在《自然地理学的一些最主要的趋势》一文中指出：“地理环境是历史的产物。不知道它的过去，就不能全面了解它的现在，正确预测它的将来。因此，古地理，特别是新第三纪以来的古地理研究，是自然地理学一个重要的分支。……在中国，地理学工作者还很少注意到古地理的研究、现代科学方法的运用以及综合研究古代自然地理的工作，可以说基本上还没有开展起来。为了真正认识现代地理环境，不应该忽视这一薄弱环节，似宜先以一定力量从事古气候和地貌演变历史的研究。中国拥有特别丰富的历史文献，利用这些资料来探讨在人类社会历史时期的自然变化，无疑是可以得到巨大的成绩的。我们必须重视这一点。”同年，侯仁之在宁夏河东地区进行野外考察，并开创了历史自然地理的一个重要研究领域——历史时期沙漠变迁的研究。

20世纪60年代初，侯仁之和黄盛璋几乎同时提出历史地理学的学科体系中应有历史自然地理，这是历史自然地理作为一个研究领域和学科名称被首次提出。在此之前的时期，可称为历史自然地理的孕育期。此后，历史自然地理进入开创时期。1962年，中国科学院地理研究所将远在福建任教、在历史自然地理方面已有一定研究成果的文焕然征调进地理研究所并任命为历史地理学科组长，意味着历史自然地理被作为重要研究方向。60年代中期，由于国家开展黄淮海平原旱涝盐碱的综合治理，中科院历史地理组主要针对历史气候变迁及与农业生产紧密相关的历史土壤和古河道变迁进行研究。1963年和1964年，侯仁之对毛乌素沙地和乌兰布和沙漠进行野外考察。1964年陈桥驿发表《历史时期绍兴地区植被变迁》一文。

1972年，中国科学院将编写《中国自然地理》列为中国科学院1973～1980年重点科学规划，成立《中国自然地理》编辑委员会，决定编写系列专著，将《历史自然地理》作为该系列专著中的一部。历史自然地理作为一门学科被地理学界所确认。此后，历史自然地理进入大发展时期。同年，中科院开始重视基础研究。中国地理学界提出编著《中国自然地理》系列专著，作为中国地理学基础研究的重要内容。由竺可桢、黄秉维、郭敬辉等主持的《中国自然地理》系列专著编委会，提出该系列专著设《历史自然地理》分册，并由谭其骧主持该册的编写。1982年，《中国自然地理·历史自然地理》一书由科学出版社出版。该书的编撰对于中国历史自然地理学的发展有重要意义。①历史自然地理作为一门学科被地理学界前辈们正式确立。此后，中国历史自然地理研究进入大发展时期。②该书提出了历史自然地理研究对象和研究方法，以及初步提出历史自然地理学科的框架，为学科建设奠定了基础。③推动了历史地理研究的野外考察，对黄河河道变迁的野外考察、历史时期黄土高原植被变迁的考察和历史时期沙漠变迁的考察和研究等。④促发了文焕然开展历史动物地理的研究。

20世纪70年代末，侯仁之主编的以“环境变迁”为刊物名称的出版物，主要登载历史时期自然地理要素变化的文章。实际上，该出版物“环境变迁”之称与历史自然地理是同义语，只不过“环境变迁”一语更加通俗化。该出版物共出版7期，对于推动中国历史自然地理的发展起到了一定的历史作用。

1982年，启动了《中华人民共和国国家历史地图集》的编绘工作。该图集设有关于历史自然地理的若干专题图组，其中包括历史气候、历史植被、历史河道与湖泊变迁、历史时期海岸线变迁、历史时期沙漠变迁和历史动物地理图组。该图集的编绘大大推动了中国历史自然地理研究的深化。20世纪80年代，全球气候变化成为国际地学领域的重大课题，该项研究也推动了中国历史自然地理学的研究，中国历史地理学者积极参与到该项研究中。在20世纪最后的20多年中，中国历史自然地理研究在历史气候、历史时期河道变迁、湖泊变迁、历史时期植被变迁、历史时期海岸线变迁、历史时期沙漠变迁方面取得了许多成果，特别是文焕然在历史时期动物地理方面做了开创性探索和研究。1986年文焕然去世后，何业恒以及文焕然的儿子文榕生又继续这一领域的研究，出版了多部历史动物地理著作，使历史动物地理成为中国历史自然地理研究很有特色的研究领域。

在研究空间范围方面，历史自然地理除以全国范围为研究空间外，还有以一定区域为研究空间的历史区域自然地理。历史区域自然地理研究亦有颇丰成果，其中有史念海的《黄土高原历史地理研究》，史念海、朱士光等编撰的《黄土高原森林与草原的变迁》，侯仁之主编的《北京历史地图集》和《北京历史地理》，史念海主编的《西安历史地图集》中分别对北京市和西安市的历史自然地理研究，蓝勇的《古代交通生态研究与实地考察》对西南地区历史时期森林变迁和虎、犀牛等地理分布变迁的研究，以及冯季昌的《东北历史自然地理》专著等。

2005年，启动编撰《清史》，其中设有《生态志》篇，主要阐述清代植被的变化。这一工作开创了断代历史自然地理研究的先河。2006年，由中国地理学会、中科院地理研究所和国家自然科学基金委员会联合主持，重新编写了《中国自然地理》系列专著。其中，重新编撰的《中国历史自然地理》一书，充分吸收了自20世纪70年代起编撰《中国自然地理·历史自然地理》一书以来中国历史自然地理研究的大量成果，不仅在内容方面较1982年版的《中国自然地理·历史自然地理》一书大为充实，对许多自然地理要素在历史时期变化的认识有所深化，还修正了上一版中的许多不准确认识，增加了历史时期若干珍稀动物地理分布变化一章及其他章节。

历史自然地理研究向定量和精确化及新手段应用，前者如何凡能等《近300年来中国森林的变迁》，后者如邓辉《明代以来毛乌素沙地流沙分布南界的变化》。

从20世纪50年代中国历史自然地理的发展历程表明，该领域的研究成果在科学上有着重要价值：①科学价值。对全球变化研究、认识过去几千年来自然环境变化的过程和规律、预测全球气候变化是不可缺少的。②社会价值。认识和了解人类生存环境的过去，是人民群众所普遍需要了解的知识，使人们有科学的生态观，自觉地去保护生态环境。③实践价值。在中华人民共和国成立以来的半个多世纪中，历史自然地理研究在水利建设（如黄河治理）、环境治理和生态环境建设、城市规划和城市建设、灾害防治等诸多领域都做出了贡献，表明这门学科有广泛的实践价值。