Les manifestants se sont réunis à l'appel de l'Association des professionnels soudanais, qui affirme que des manifestants sont "torturés" en détention.
Selon des ONG de défense des droits humains, plus de 1.000 personnes, dont des manifestants, des membres de l'opposition et des journalistes, ont été détenues depuis décembre.
Fin janvier, le gouvernement soudanais avait annoncé une libération par le service du renseignement (NISS) de tous les détenus. Mais le nombre de personnes libérées depuis cette annonce n'est pas connu.
Malgré le déploiement d'agents de sécurité et des forces anti-émeutes qui ont tiré des gaz lacrymogènes, les manifestants se sont félicités d'avoir réussi à rejoindre le centre de la capitale.
Le président Omar el-Béchir a de son côté admis mercredi que des lois controversées sur l'ordre public avaient alimenté la colère des jeunes, "dont la majorité sont des femmes".
Selon des militants, certaines de ces lois ciblent les femmes et les punissent de peines de prison ou d'amendes, notamment celles accusées de porter une "tenue indécente" ou de "comportement immoral".
Des ONG soudanaises de défense des droits des femmes affirment que plus de 15.000 femmes ont été condamnées à la flagellation en 2016 au Soudan.
M.Béchir a également admis que la situation économique et particulièrement l'inflation avaient provoqué la colère des manifestants.
"Il y a peu d'opportunités d'emploi pour les jeunes (...) qui ont de grandes ambitions", a-t-il déclaré à des journalistes depuis sa résidence à Khartoum.
Le Soudan est secoué par un mouvement de contestation déclenché le 19 décembre par la décision du gouvernement de tripler le prix du pain.
Les manifestations se sont rapidement répandues dans le pays et se sont transformées en mouvement de protestation contre M. Béchir, au pouvoir depuis 1989 après un coup d'État soutenu par les islamistes.
Selon un bilan officiel, 30 personnes sont mortes depuis le début du mouvement. Human Rights Watch (HRW) parle de 51 morts.