Nemtsov foi morto com quatro tiros nas costas quando voltava para casa com sua namorada, italiana.
Com bandeiras da Rússia, cartazes, fotos e flores, os manifestantes lembraram o opositor, morto aos 55 anos.
Nemtsov, ex-vice-premier, foi um dos protagonistas da onda de protestos que marcou a campanha eleitoral de Putin em 2011-2012, quando ele se candidatava ao terceiro mandato como presidente.
Segundo o Ministério do Interior, o protesto reuniu 7,5 mil pessoas em Moscou, mas a AFP contabilizou mais de 20 mil. Em São Petersburgo, autoridades divulgaram um número de 4 mil pessoas.
Semanas após o assassinato de Nemtsov, que causou comoção em todo o mundo, cinco suspeitos, todos chechenos, foram presos pela Justiça russa. Depois, os acusados denunciaram torturas.
Pessoas do entorno de Nemtsov afirmam que os autores do crime têm ligação com o presidente checheno, Ramzan Kadyrov. Para os simpatizantes do opositor, ele teria sido morto por ordem de altos cargos do governo, a fim de silenciar os dissidentes.
Alguns cartazes também denunciavam a crise econômica que atinge a Rússia há quase dois anos.