Plattformar evakuerades och området spärrades av av tungt beväpnade poliser sent på måndag kväll.
Inga detaljer har lämnats om verksamheten i ett av Europas mest trafikerade transportnav. Men lokal media rapporterar att polisen letade efter tre misstänkta.
Frankrike befinner sig i ett undantagstillstånd sedan Parisattackerna 2015.
Säkerheten hade höjts över hela landet för den andra omgången av presidentvalet, vilket skedde på söndagen.
I tidningen Le Parisien (på franska) sades det att operationen var inriktad på ett tåg från Valenciennes i norra Frankrike.
Polisen letade efter tre män som beskrevs som "farliga" för franska säkerhetsstyrkor av ett främmande land, sade tidningen.
De hade setts i Bordeaux och Marseille, liksom i Paris. Polisen hade inlett operationer i varje stad, men hade inte lyckats fånga dem, tillade rapporten.
På sociala medier fanns det många polisbilar som bevakade stationens omkrets.
Parispolisen sade på Twitter (på franska): "Slut på säkerhetskontroller. Så småningom återgår till det normala."
Frankrike har varit i en hög beredskap sedan attackerna i november 2015 av den så kallade islamiska staten som dödade 130 personer.
Tågstationen Gare du Nord i den franska huvudstaden Paris har återupptagits efter en säkerhetsvarning, säger tjänstemän.