Demonstranterna protesterar mot vad de anser är den serbiska regeringens avsaknad av politik för att få stopp på industrins – i synnerhet gruvsektorns – föroreningar i luften, vattnet och i markerna.
"Stoppa korruption och brottslighet – inte skogarna" och "Unga människor lämnar eftersom de inte kan andas", stod det på några av de plakat och banderoller demonstranterna bar på.
De senaste åren har Serbien sålt av gruvresurser till utländska företag, trots lokalt motstånd där man varnat för att en ökad utvinning av malm kan orsaka mer föroreningar.
Men den tidigare jugoslaviska delrepubliken, som var en av de krigförande parterna under 1990-talets Balkankrig, saknar ekonomiska resurser att tackla landets miljöproblem, skriver Reuters.
Serbien är kandidatland till EU, och landet skulle behöva investera flera miljarder euro i miljöpolitik för att leva upp till EU:s miljökrav.
En av protestens ledare, Aleksandar Jovanovic, förklarade i ett tal till demonstranterna att utländska investerare visst var välkomna till Serbien.
– Men ni får inte förgifta våra barn, slog han fast.