Omkring 12 studenter stormade kontoren av LSE direktör, Sir Howard Davies studenter och 150 höll ett möte utanför.
LSE säger att det omprövar kopplingarna till Libyen "som en brådskande fråga".
Men eleverna krävde att universitetet skulle betala tillbaka de 300.000 pund som det hade tagit emot ett bidrag på 1,5 miljoner pund från en välgörenhetsorganisation inom regimen.
Bidraget utlovades 2009 av Khadaffi International Charity and Development Foundation.
Fonderna har hittills använts för att utveckla ett forskningsprogram om Nordafrika med inriktning på politik, ekonomi och samhälle.
Studentdemonstranterna uppmanade LSE:s ledning att "återbetala" de 300 000 pund som redan spenderats genom att skapa en stipendiefond för underprivilegierade libyska studenter.
Studenterna uppmanade också universitetet att återkalla LSE-alumnstatusen som libysk ledare, överste Gaddafis andre son Saif al-Islam, som studerade vid universitetet 2003–2008 och fick både en masterexamen och en doktorsexamen.
De krävde ett offentligt åtagande att inga bidrag från tjänstemän "av sådana förtryckande regimer" skulle accepteras i framtiden, samt ett offentligt uttalande som fördömde de nyligen inträffade "bruttokränkningarna av de mänskliga rättigheterna" av Khadaffiregimen.
En av demonstranterna, Ashok Kumar, som också är utbildningsofficer för LSE-studenternas fackförening, sade: "Jag tycker att det är förkastligt att universitetet fortsätter att dra nytta av pengar som stals från det libyska folket och det är bara rätt att återlämna dem till de människor som nu mördas på gatorna och slåss för sin frihet."
Pengarna bör återlämnas antingen som stipendier till underprivilegierade studenter, eller "till familjerna till dem som har mördats och som fortsätter att mördas", sade han.
I ett uttalande sade universitetet att LSE-direktören "noterade budskapet" från studenterna.
"Han delar elevernas motvilja mot det senaste våldet och de grova kränkningarna av de mänskliga rättigheterna i Libyen, och beklagar mycket att skolans namn associerats med Saif Gaddafi och den libyska regimens handlingar.
"Skolans uttalande av den 21 februari klargjorde att skolans engagemang med de nuvarande libyska myndigheterna, som omfattar ett antal program, redan har avslutats eller har stoppats efter händelserna under helgen 19-20 februari."
Universitetet sa att ingen mer av donationen på 1,5 miljoner pund från Khadaffi International Charity and Development Foundation skulle accepteras.
Det sades att ungefär hälften av de 300.000 pund som redan accepterats hade använts, och dess råd skulle nu överväga vad man skulle göra med de återstående medlen, med beaktande av LSE-studenternas åsikter.
LSE:s översyn av sina förbindelser med Libyen följer ett tal av Saif al-Islam Gaddafi på söndagen, där han sade att regimen i Libyen skulle stå fast.
Han varnade för inbördeskrig, talade om "blodströmmar" och förkastade utländskt ingripande.
Saif al-Islam Khadaffi skrev sin doktorsavhandling om det civila samhällets roll i demokratiseringen av globala styrande institutioner.
Studenter vid London School of Economics har iscensatt en protest mot universitetets associering med regimen i Libyen.