Tvisten började på tisdagen i Anaheim när en ouniformerad officer tog tag i en 13-årig pojke som gick över hans gräsmatta och anklagade honom för att hota honom.
Footage av händelsen visar två andra ungdomar knuffa och slå officeren, som drar en pistol från hans midjeband.
Omkring 300 personer tog sig ut på gatorna i Anaheim på onsdag kväll.
Flera fönster krossades på hemmen under rallyt, sade polisen.
Omkring 24 personer arresterades, däribland åtta kvinnor och sex ungdomar, enligt Los Angeles Times.
Anaheim polisen berättade tidningen tvisten uppstod från "pågående frågor" med unga människor som går över officerens egendom.
Under det efterföljande argumentet fängslar polisen 13-åringen, som han säger hotade att skjuta honom.
Pojken insisterar på att han bara hotade att "slå" honom, och anklagar officeren för att rikta ett obscent epitet mot en av flickorna i gruppen, som mannen förnekar.
"Låt mig gå", säger pojken upprepade gånger.
Under dödläget står en grupp ungdomar och säger åt mannen att släppa honom.
En av de unga tittarna knuffar officeren över en häck och en annan slår honom.
Mannen, som fortfarande håller fast vid 13-åringen, drar en pistol och ett enda skott ringer ut, även om det inte är klart om han sköt avsiktligt.
Polisen grep två av pojkarna, men inte den off-officeren.
En 13-åring åtalas för misshandel och begår brott.
En 15-åring häktades misstänkt för misshandel och misshandel.
Den ledige officeren är tjänstledig i väntan på en utredning.
En Anaheim-kvinna, som påstår sig vara 13-åringens mamma, beskrev videon på Facebook som "devastating" och "desturberande".
Hundratals demonstranter har tagit sig ut på gatorna i en förort i Los Angeles efter att en polis avfyrat ett vapen under ett bråk med tonåringar.