Hacia las 19h30 (17h30 GMT), la policía estimaba en 12.000 el número de manifestantes, entre ellos unos mil vestidos de negro y con pasamontañas.
La manifestación, bajo el lema «Welcome to Hell» («Bienvenidos al infierno»), es la más importante de la previstas en la ciudad coincidiendo con la cumbre.
La protesta empezó en el emblemático mercado del pescado de Hamburgo, en el centro de la ciudad junto al río Elba.
La marcha, encabezada con una gran pancarta que pedía «pulverizar» el G20 («Smash G20») fue convocada por una autodenominada «alianza autónoma y anticapitalista».
El objetivo de los organizadores es rodear el palacio de congresos, donde están las delegaciones de la cumbre.
La policía teme enfrentamientos a medida que avance el cortejo por parte de los militantes más extremistas.
Las autoridades desplegaron en Hamburgo cerca de 20.000 policías venidos de toda Alemania como medida antiterrorista y para evitar la violencia de las cerca de 30 manifestaciones previstas durante la cumbre.
La policía intentaba dispersar este jueves con gases lacrimógenos y cañones de agua a miles de manifestantes antiglobalización que salieron a las calles de Hamburgo, donde el viernes arranca la cumbre del G20, indicaron periodistas de la AFP en el lugar.
La policía cargó contra la marcha de cerca de 12.000 personas, entre ellas al menos mil manifestantes vestidos de negro y con pasamontañas, muchas de las cuales lanzaron piedras, botellas y petardos contra los agentes.