Stationen evakuerades strax före 09:00 BST och tågen stannade inte vid stationen på nästan två timmar.
Bilder på sociala medier visade rök som vällde ut från ett tåg i Bakerloo-linjen som satt på en plattform.
Transport till London (TFL) sade branden orsakades av ett elektriskt fel.
Stationen öppnades igen och servicen återupptogs omkring kl. 10.50.
London Ambulance Service sa att den behandlade fyra personer vid Oxford Circus för inandning av rök, varav två fördes till sjukhus som en försiktighetsåtgärd.
BBC-journalisten Katie Silver var på stationen då. Hon sade: " Jag var på väg från Victoria Line men det fanns rök när du gick förbi Bakerloo Line och det luktade rök och brinnande plast.
"Vi evakuerades alla. En del människor körde upp rulltrappan men de hade stängt vissa utgångar, även om det var mycket välordnat.
"När vi kom ut var det några som grät. Jag tror att de var rädda."
TFL sa att en "omfattande undersökning" skulle äga rum.
Nigel Holness, London Undergrounds nätverksdirektör, sade: " Orsaken till röken var ett elektriskt fel under en av vagnarna, vilket resulterade i en liten brand som snabbt släcktes.
"Förståeligt nog var detta en smärtsam händelse för våra kunder, som jag uppriktigt ber om ursäkt för."
Om du någonsin är på en Tube station och hör meddelandet "Vill inspektör Sands gå till operationsrummet omedelbart", kan du finna att du blir ombedd att lämna stationen några minuter senare.
Meddelandet, som kan höras i ovanstående videoklipp, är ett automatiserat meddelande som aktiveras när stationen brandlarm ljuder.
TFL säger att meddelandet ger dem en möjlighet att undersöka varför brandlarmet fungerar.
Det är en säkerhetsmekanism som har överenskommits med London Fire Brigade (LFB) och är samma system som används vid större nationella järnvägsstationer och flygplatser i Förenade kungariket.
LFB fortsätter att undersöka orsaken till branden.
Det sades att den kallades för att närvara vid 08:47 och att stationen hade evakuerats innan brandmännen anlände.
Tom Singer, som var på Oxford Circus station vid den tiden, berättade för BBC: s Victoria Derbyshire program att han såg en rökfylld Bakerloo linje Tube tåg kommer in i plattformen.
"När vi väntade på plattformen kunde man känna lukten av något som kom in, eftersom tåget kom in, och när det kom närmare blev lukten starkare och starkare."
Han tillade att när tåget kom in var det tydligt att passagerarna hade flyttats från en av vagnarna, och sedan när tåget kom till ett stopp "kom strömmande ut".
Han sade: " Det var många människor som hade händerna över munnen och hostade mycket på tåget.
"Det såg ut som om det bara var en vagn som hade problemet."
Han sa att han också såg rök komma under tunnelbanan.
Få nyheter från BBC i din inkorg, varje vardag morgon
Fyra personer har behandlats för rökinandning efter en brand på ett Tube-tåg vid Oxford Circus i centrala London.