Action on Junk Food Marketing analyserade 750 annonser som visades under X Factor på ITV och Simpsons och Holloaks på Channel 4 över 20 timmar.
Den fann en av 10 främjade snabbmatsrestauranger, konfektyrer eller stormarknad "skräpmat".
Men regeringen sade att reklam inte var att skylla på barnfetma.
Analysen, som utfördes av forskare vid University of Liverpool, visade att ohälsosamma livsmedel stod för 11 % av alla annonser och ungefär hälften av alla livsmedelsannonser.
De sa att de vanligaste annonserna för ohälsosamma livsmedel kom från stormarknader som Aldi och Morrisons, följt av snabbmatskedjor som Dominos och Kentucky Fried Chicken (KFC).
Chokladtillverkare som Lindt och Cadbury och märken som Clover och Flora Buttery fanns också med på listan över "ohälsosamma" annonser.
Forskarna tittade på annonser som visades under 10 timmar av X Factor program och ytterligare 10 timmar av tidig kväll Channel 4 program under upptakten till jul 2013.
Kampanjgruppen Action on Junk Food Marketing, vars medlemmar inkluderar Barns Food Campaign och British Heart Foundation, sade barns TV-tittande toppar runt 20:00 men lagar för att skydda barn från riktad reklam omfattar bara barnprogram, som tenderar att sändas tidigare på dagen.
Simon Gillespie, chef för British Heart Foundation, sade: " Föräldrar förväntar inte att deras barn skall bombarderas med annonser för ohälsosam mat under bästa sändningstid, men det är precis vad som händer.
"Även när showen är slut, skräp mat marknadsförare kan vara att nå ut till unga människor på nätet. Brist på reglering innebär att företag är fria att locka barn att spela spel och delta i tävlingar - allt i syfte att driva sin produkt. "
Prof Mitch Blair, officer för hälsofrämjande vid Royal College of Paediats and Child Health, sade reklam skräpmat under familjevänliga program som X Factor är känd för att fungera.
"Inte bara barn och unga påverkas lätt och föräldrar slits ner av skadedjursmakt, men livsmedelsföretag skulle inte spendera enorma summor pengar om det inte var effektivt."
Kampanjdeltagarna vill att förbudet mot reklam för "skräpmat" skall utsträckas till 21:00.
"Barn bör inte utnyttjas kommersiellt och reklambranschen måste ta ett visst ansvar för att hjälpa till att ta itu med det växande problemet med barnfetma," Prof Blair sade.
Regeringen sade reklam var bara en aspekt när det gäller att avgöra barns val av livsmedel och en del av paketet som syftar till att ta itu med barnfetma och dålig kost. Kommissionen tillade att den höll "detta område under uppsikt".
Reklamföreningen gick vidare och sade att rapporten var "lobbying klädd som vetenskap" och de nuvarande reglerna om reklam fungerade.
Kommunikationschefen Ian Barber tillade: "Storbritanniens bevisbaserade inställning till reklamreglerna fungerar, balanserar förnuftiga skydd med friheten att annonsera, vilket gör det möjligt för företag att konkurrera - till gagn för oss alla - och tillhandahålla viktig finansiering för fri-till-luft-TV."
Men det råder allmän enighet om att det är viktigt med omkring en tredjedel av Storbritanniens barn som nu är överviktiga eller feta och som uppmuntrar familjer och barn att äta hälsosammare kostvanor.
Dr Alison Tedstone, chef för kost och fetma på Public Health England, sade att de arbetade med livsmedelsindustrin för att främja hälsosammare produkter på TV genom deras Change4Life kampanj.
"Vi inser att vi alla påverkas av livsmedelsannonser på TV. Vi äter alla för många kalorier och för mycket salt, fett och socker som påverkar vår hälsa och orsakar fetma vilket ökar risken för hjärt- och kärlsjukdomar, typ 2-diabetes och vissa cancersjukdomar."
Barn utsätts för TV-annonser som främjar ohälsosam mat som bör förbjudas under familjevisning på bästa sändningstid, säger en kampanjgrupp.