Demonstranterna viftade med landets flagga och höll upp skyltar med budskap som "Demokrati är inte valfritt" och "Vi kräver fria val", rapporterar AP.
Konstitutionsdomstolens kontroversiella beslut att annullera valet kom bara två dagar innan den planerade avgörande valomgången den 8 december. Den nationalistiska kandidaten Calin Georgescu chockade många genom att vinna första omgången i november. Därefter dök omedelbart anklagelser om valfusk och utländsk inblandning, särskilt från Ryssland, upp.
George Simion, ledare för högerpartiet Alliansen för rumäns enhet, anklagar myndigheterna för att ha genomfört en "statskupp". Han hävdar att landet styrts av falska demokrater och kräver att valet återupptas, enligt AP.
Annulleringen har orsakat en politisk kris i Rumänien, ett EU- och Nato-land där missnöjet med bristen på självständighet ökar bland befolkningen.
Nyval har nu schemalagts, och den första omgången planerar att hållas den 4 maj och en eventuell andra omgång den 18 maj. Det är fortfarande oklart om Georgescu ens kommer att tillåtas delta.
Bakgrunden till beslutet att ogiltigförklara valet är enligt domstolen misstankar om användning av otillåtna digitala teknologier, inklusive AI, samt dolda kampanjfinansieringskällor. Georgescu rapporterade noll kronor i kampanjkostnader, vilket väckte misstankar. Hans popularitet på Tiktok, där han har över 600.000 följare och miljontals gillningar, anses ha spelat en avgörande roll för beslutet att agera.
Georgescu bestrider domstolens beslut och har lämnat in klagomål till både en lokal appellationsdomstol och till Europadomstolen för de så kallade mänskliga rättigheterna.