Brannen oppsto ved Kashiwazaki-Kariwa kraftverket rundt 200 kilometer nordvest for Tokyo, som ble påført skader i et jordskjelv tidligere i år.
Atomkraftverket er verdens største, målt i produksjon, men har vært under reparasjon siden jordskjelvet som førte til radioaktiv lekkasje og andre problemer.
Elleve mennesker omkom og over 1.000 ble skadd i jordskjelvet 16. juli, som ble målt til 6,8 på Richters skala.
Arbeidere ved kraftverket greide på egen hånd å slukke torsdagens brann i løpet av en halvtime. Årsaken til brannen er ikke fastslått.