Le 31 août 1829, 141 habitants de Wiesbaden fondèrent, à l'instigation du major Anton Philipp Freiherr von Breidbach-Bürresheim, l'"Association pour l'étude de la nature dans le duché de Nassau", qui prit son nom actuel après l'annexion de Nassau par la Prusse en 1866.

L'objectif de l'association était "... d'éveiller l'intérêt pour la nature et l'étude de celle-ci, de rendre possible et de promouvoir cette dernière par des collections de tous les règnes de la nature, organisées de manière ordonnée, et de donner à l'étude de la nature, dans la mesure du possible, une relation avec la vie pratique". La fondation eut lieu au premier étage du Erbprinzenpalais (aujourd'hui siège de la Chambre de Commerce et d'Industrie de Wiesbaden) dans la Wilhelmstraße. C'est là que fut installé en même temps le musée d'histoire naturelle (aujourd'hui les collections d'histoire naturelle du musée de Wiesbaden), dont l'inventaire initial comprenait la collection d'oiseaux du baron von Breidbach-Bürresheim, la collection de minéraux et de roches du baron Karl vom und zum Stein et la collection de papillons et d'insectes du baron Johann Isaac von Gerning.

En 1838, Johann Karl Jakob Thomae introduisit les conférences scientifiques et populaires qui sont toujours organisées aujourd'hui. Les années 1840 marquèrent un premier essor de l'association, qui comptait alors plus de 500 membres ordinaires et un grand nombre de membres correspondants et honoraires. Depuis 1844, l'association publie le Jahrbuch des Nassauischen Vereins für Naturkunde, dont 133 volumes sont parus à ce jour. De nombreux travaux scientifiques importants sur la géologie et la biologie de la région ainsi que sur le contenu de la NWS y ont été publiés. Toutes les publications de l'association sont aujourd'hui disponibles sous forme numérique sur CD, et depuis 2010, la première page de chaque article spécialisé de l'annuaire peut également être consultée sur le site Internet de l'association. A partir de 1866, les femmes devinrent également membres de l'association.

Les présidents de cette époque étaient le géologue Carl Ludwig Fridolin von Sandberger, le chimiste Carl Remigius Fresenius, l'entomologiste Carl Ludwig Konrad Kirschbaum, le géologue et spécialiste des chauves-souris Carl Koch et l'otologiste et spécialiste des papillons Arnold Andreas Friedrich Pagenstecher. Le chimiste Heinrich Fresenius et le géologue August Leppla leur ont succédé. Après la mort de ce dernier, Friedrich Heineck, professeur de lycée et futur directeur d'études, prit la direction de l'association, qu'il dirigea jusqu'en 1960, avec une interruption de 1938 à 1945.

En 1915, l'association et la collection de sciences naturelles s'installèrent dans l'aile nord du nouveau bâtiment du musée, que la ville de Wiesbaden, propriétaire du musée depuis 1900, avait fait construire. Heineck considérait que la tâche principale des collections d'exposition était d'instruire les visiteurs. Il fut aidé en cela par le géologue Max Galladé, le conservateur de la zoologie Christian Fetzer et le taxidermiste Joseph Burger.

Pendant la période du national-socialisme, Heineck démissionna de son poste de président en 193 et Karl Fill, directeur du musée d'histoire naturelle depuis 1938, lui succéda. Le sort des membres de l'association persécutés par les nazis en tant que juifs, qui avaient dû quitter l'association jusqu'en 1938, est relaté dans l'annuaire 128/2007.

La première assemblée générale d'après-guerre a eu lieu le 15 avril 1946. Heineck fut à nouveau élu président. Les conférences reprirent en hiver 1946/47 et les premières excursions furent organisées en 1947. La collection d'exposition d'histoire naturelle fut reconstituée avec de grandes difficultés. Fritz Neubaur, employé au musée depuis 1948 et directeur de la collection de sciences naturelles depuis 1951, apporta une aide importante. Le nombre de membres dépassa les 400 à la fin de l'année 1956.

En 1960, le géologue Karl Franz Michels prit la présidence de l'association. Sous ses successeurs, les géologues Hansjoachim Lippert et Ernst Pauly, le nombre de membres ne cessa de diminuer malgré un programme de manifestations ambitieux. Ce n'est que sous leur successeur à partir de 1996, le géologue Hans-Jürgen Anderle, que le nombre de membres a de nouveau augmenté pour atteindre plus de 330. Cela est dû à l'ouverture de l'association vers l'extérieur et notamment à l'engagement médiatique de l'association pour la conservation de la collection de sciences naturelles, dont l'existence était temporairement menacée par le déplacement de l'accent mis par le musée sur l'art moderne.

L'association a déjà été récompensée trois fois par la plaquette d'or de la ville de Wiesbaden : en 1952, à la fin du réaménagement de la collection d'exposition, en 1979 à l'occasion de son 150e anniversaire et en 2004 lors de la célébration de son 175e anniversaire au Kurhaus.