Arrangør av demonstrasjonen var grasrotorganisasjonen En million hender, som jobber for en fredsavtale mellom Israel og palestinerne og en palestinsk stat.
Ifølge politiet var 25.000 mennesker samlet på Yitzhak Rabin-plassen i Tel Aviv. Arrangørene mener dobbelt så mange deltok.
LES OGSÅ: Netanyahu fikk stående applaus i Kongressen
En av medarrangørene, Dror Ben Ami, sa at Netanyahus regjering har mislykkes på det sosiale og økonomiske området, og ikke har bedret sikkerheten for Israel.
– Tvert imot, landet har brutt sammen, sa han.
Følg oss på Facebook og Twitter!
Også en tidligere sjef for etterretningen Mossad, Meir Dagan, deltok i demonstrasjonen og holdt en kraftfull tale mot Netanyahu.
– Israel har fiender, men jeg er ikke redd for dem. Det som skremmer meg, er den nåværende ledelsen av landet, sa han.
LES OGSÅ: Rekordstor byggeaktivitet i israelske bosetninger i fjor
Demonstrasjonen var en av de største mot Netanyahu foran valget og viser at misnøyen med regjeringen er stigende.
Netanyahus Likud ligger nesten likt med opposisjonen i Sionistunionen på meningsmålingene.