Rädda Oxfordshire Barncenter Campaign "baby blockad" är mot Oxfordshire County Council planerar att minska antalet center för att spara 8m.
Arrangör Jill Huish sa att mer än 500 personer "definitivt sett och hört" när de deltog i marschen genom Oxford på lördag.
David Cameron hade blivit inbjuden att delta i protesten efter att ha sagt att han var "nedslagen" av nedskärningarna.
Rådet har sagt att det kommer att fortsätta att stödja de mest utsatta familjerna i Oxfordshire.
Enligt förslagen skulle myndigheten ersätta 44 befintliga centrum med åtta "barn- och familjecentrum" i de mest behövande områdena i Oxfordshire.
Premiärministern skrev till rådsledaren Ian Hudspeth förra månaden och kallade det "kontraproduktivt" och uppmanade myndigheten att "gå försiktigt fram i sina budgetplaner".
I sitt svar sade Hudspeth att rådets bidrag från regeringen hade fallit och att det redan hade gjort besparingar på kontoret.
Inför protesten skrev Jill Huish på kampanjgruppens vägnar ett öppet brev till David Cameron där han sade: "Vi välkomnar era ansträngningar att hjälpa till att skydda dessa tjänster, men som vi kanske ni snabbt förlorar förtroendet för regeringen."
"Var snäll och följ med oss på gatorna", uppmanade hon i sitt brev.
"Kameron kan inte erkänna sig oskyldig. Låt oss vara tydliga, han är inte bara en lokal valkrets MP, han är premiärministern.
"Det är bara inte bra nog.... vi kan inte hålla mamma och se de 44 barnens center i Oxfordshire stängas", sade hon.
När en regeringstalesman ombads kommentera det öppna brevet, sade han: " Det finns fortfarande stort utrymme för förnuftiga besparingar i de lokala förvaltningarna genom konsolidering på kontoret, avyttring av överskottsfastigheter och anslutning till våra lokala offentliga tjänster.
"Regeringen fortsätter att samarbeta med råden för att hjälpa till att leverera dessa besparingar och skydda frontlinetjänster."
En protest har ägt rum mot nedskärningar av barncentrum i Oxfordshire.