Den 21-årige, som gjorde 10 mål i 50 framträdanden för U: s senaste säsong, har undertecknat ett treårigt kontrakt med Championship sidan.
O'Dowda gjorde sin Irland-debut mot Vitryssland i maj, och gjorde i Oxfords Johnstones Paint Trophy slutliga nederlag av Barnsley.
"Han är en riktig framväxande talang", sade Bristol City huvudtränare Lee Johnson.
"Kallum är inte precis under radarn eftersom det fanns en hel del intresse för honom, så vi är glada att han har anslutit sig till oss - vi tror att han kan fortsätta den progression han redan har visat."
O'Dowda, som hade två år kvar på sitt kontrakt med hemstadsklubben Oxford, hade missat starten av sin försäsongen turné till Spanien på grund av "sjukdom".
Avgiften skulle kunna stiga till 1,6 miljoner pund, och Oxford var skyldig en procentuell andel av all framtida försäljning.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Bristol City har undertecknat Oxford United ytter Callum O'Dowda för en avgift på minst £1m.