Polisen säger att 540.000 människor samlades i Barcelona, huvudstaden i regionen i nordöstra Spanien, medan resten samlades i fyra andra katalanska städer.
Men antalet sjönk kraftigt jämfört med förra årets händelse, då 1,4 miljoner samlades enbart i Barcelona.
Spanien har konsekvent blockerat försöken att hålla en folkomröstning om utbrytning.
Den katalanska regionpresidenten Carles Puigdemont hade uppmanat till stöd för att "omsätta Katalonien i en självständig stat".
Divisioner har också uppstått mellan separatiströrelsens huvudsakliga politiska gruppering i det katalanska parlamentet, koalitionen "Toether for Yes" och dess radikala vänster allierad, CUP.
Puigdemont, som tog makten i januari, står inför en förtroendeomröstning den 28 september.
Han förespråkar ett förhandlat tillbakadragande från Spanien.
När katalanska nationalister höll en inofficiell folkomröstning om självständighet i november 2014 stödde 80 % av dem som röstade självständighet.
Söndag är "Diada", Kataloniens nationaldag. Den firar det ögonblick 1714 då Barcelona föll för trupper som var lojala mot Spaniens kung Philip V under den spanska tronföljdens krig.
"Vi måste gå mot det slutliga resultatet," 58-åriga kontor expedit Xavier Borras, som planerade att delta i rallyt i Barcelona med en vän, berättade AFP nyhetsbyrå.
"Vi kan inte vänta längre."
Spaniens ledande partier, som varit låsta i sina ansträngningar att bilda en ny regering efter två oavslutade allmänna val sedan december, har visat föga sympati för katalanska klagomål.
Regionen på 7,5 miljoner människor utgör 16 % av Spaniens befolkning och står för nästan 19 % av landets BNP.
Omkring 800.000 människor har visat sig i Barcelona och andra städer i Katalonien en dag av möten av nationalister som vill bryta med Spanien.