Affischen, på Tamworth Road, i Sawley i Derbyshire, visar utomjordingar som strålar upp en person i sitt rymdskepp med texten, "de tar de feta först".
Kampen mot mobbning, baserad i Nottinghamshire, sade att det skulle "ytterligare skada" dem som blir mobbade.
Fit4Less sa att det ville skapa en "lätthjärtad och humoristisk" annons.
Det står: "De kommer" och när de kommer kommer de att ta FAT dem först!". Det har då "rädda dig själv!" med en pil som pekar mot gymmets hemsida.
En förbipasserande sa att affischen var "löjlig" och att han skulle "rippa ner den" för att "vara en stor pojke själv, det gör dig upprörd".
Många andra människor sade att det var "i dålig smak" och "offensiv".
Natalie Harvey, grundare av välgörenhet, sa att affischen har orsakat hennes oro eftersom det skulle "hjälpa mobbning".
"Bara den här veckan har tre fall kommit till min kännedom om barn som mobbas på grund av viktproblem", sade hon.
"Om dessa barn eller förövarna såg denna affisch skulle det orsaka ytterligare skada för de barn som blir mobbade.
"Affischen bör tas bort och ersättas med något mer smakfullt för att locka gymbesökarna."
Kerry Matthews, från gymmet i Long Eaton i Derbyshire, sade: " Vi menade verkligen inte att det var kränkande.
"Det skulle vara lite fräckt, därav den främmande bilden, och ta människors uppmärksamhet på ett par sekunder.
"Så många kampanjer använder ultra magra människor och det är inte verkligheten."
Ms Matthews tillade att gymmet ville få folk att prata om att bli bättre.
En anti-mobbning välgörenhet har krävt en gym affisch att tas bort för att vara "offensiv".