Medlemmar ur militärstyret möttes av hurrarop när de anlände till en sportarena i Niamey där människor samlats på söndagen.
Folksamlingen uttryckte sin trots både mot Ecowas och mot den forna kolonialmakten Frankrike, som också krävt att juntan lämnar ifrån sig makten. En höna som lindats i Frankrikes färger halshöggs.
Huvudstaden är känd som ett starkt fäste för motståndet mot Bazoum som hållits fängslad i sitt residens sedan militärkuppen den 26 juli.
– Vi ska slåss för att förvara den här revolutionen. Vi kommer inte att backa när vi ställs inför fienden, säger Adama Oumarou, invånare i Niamey, till AFP.
Grannländer avråder
Den västafrikanska samarbetsorganisationen Ecowas hade satt en tidsfrist fram till söndagen för juntan i Niger att avsäga sig makten och frige Bazoum. Ecowas militära stabschefer har enats om en plan för ett eventuellt ingripande för att svara på militärkuppen, den senaste av flera som drabbat Sahel-regionen sedan 2020.
Men flera afrikanska ledare varnar för konsekvenserna av en militär intervention. Ledare för Algeriet och Tchad, som inte är med i Ecowas, har luftat sitt motstånd mot militärt våld.
Algeriets president Abdelmadjid Tebboune sade i en tv-intervju på lördagskvällen att ett militärt ingripande i grannlandet Niger skulle innebära ett "direkt hot" mot Algeriet:
– Hur ser situationen ut idag i länder som har upplevt militära interventioner?, sade han och pekade på Libyen och Syrien.
– Vi avvisar kategoriskt varje militärt ingripande.
Splittring inom Ecowas
Även inom Ecowas finns motstånd mot att agera militärt mot juntan i Niger. Mali och Burkina Faso, där militära juntor har suttit vid makten sedan 2020, har yttrat att varje regionalt ingripande skulle vara liktydigt med en "krigsförklaring" mot dem.
I Nigeria, söder om Niger, bad flera politiska ledare på lördagen president Bola Tinubu att ompröva hotet om militär intervention mot juntaledarna, i egenskap av ordförande för Ecowas.
Som Afrikas folkrikaste land och största ekonomi skulle Nigeria spela en ledande roll i ett eventuellt ingripande.
Under ett sammanträde med landets senat uppmanades presidenten att ytterligare uppmuntra de andra ledarna för Ecowas att stärka de politiska och diplomatiska alternativen, säger senatens ordförande Godswill Akpabio till journalister.
Senatorer från norra Nigeria, varav sju har en gemensam gräns på cirka 1 500 kilometer med Niger, har redan avrått från att ingripa förrän alla andra alternativ har uttömts.