Larmet kom in strax efter klockan 10 på onsdagen. Räddningstjänst och polis ryckte ut till platsen.
Det finns inga uppgifter om att någon ska ha kommit till skada.
– Man upptäckte en mindre brand efter start och då fick planet landa igen. Besättningen ombord har släckt själva, säger Rebecca Landberg, presstalesperson vid polisen.
Ludvig Sääf, ledningsbefäl på räddningstjänsten, berättar att branden startade bakom en panel.
– Planet stod på backen när räddningstjänsten kom till platsen. Sex personer ska ha befunnit sig ombord, säger han.
Enligt hemsidan Flightradar24 har ett amerikanskt militärplan startat från Arlanda strax innan klockan 10:00 och landat igen bara sju minuter senare. Försvarsmakten bekräftar att det var ett amerikanskt registrerat militärt flygplan av typen Lockheed Hercules som drabbats av ett tekniskt fel och vänt tillbaka.
"Att allierade flygplan befinner sig i svenskt luftrum tillhör normalbilden, men vi går inte in på detaljer gällande flygplanets närvaro i landet", skriver Henrik Nyström, pressekreterare på Försvarsmakten.
Vid 10.46 kunde räddningstjänsten lämna platsen. Det finns ingen misstanke om brott.