Правильно
Густонаселений — складний якісний прикметник чоловічого роду в однині, відповідає на питання (який?). Перша частина прикметника утворена від прислівника густо, а друга — від прикметника населений. Складні прикметники, які мають такий характер утворення, потрібно писати разом. Наприклад: легкозаймистий, малочутливий, новозаснований, різноспрямований.
Завдяки розвинутій промисловості Донецький регіон був досить густонаселений.
Прикметник густонаселений дає поняття про щільність населення.
Якщо густонаселений регіон позбавити містоутворюючого підприємства, то щільність населення зменшиться.
Тропічний густонаселений ліс переповнений різноманітними комахами і гризунами.
Густо населений — потрібно розрізняти прикметник і словосполучення прислівника та дієприкметника, які рідко, але ж зустрічаються у мові.
Ліс, густо населений живністю, аж тремтів від дзижчання мільйонів комах.
Той регіон, який густо населений мешканцями, приносить до бюджету багато податків.