Den Cardiff tonåringen, färsk från sina A-nivåer, skålade topp-scorer Ben Duckett för 80 med bollen före lunch, och sprang senare genom den lägre ordningen, avslutar med 5-28.
Tidigare hade Duckett och Rob Newton (78) satt på 140 för första wicketen.
Glamorgan nådde 23-0 i 11 overs vid slutet av spelet.
Northants hade letat efter en betydande total som Duckett och Newton seglade längs med mer än fyra körningar en over mot någon bowling av varierande kvalitet.
Men ingen efter öppningarna gjorde ett verkligt bidrag eftersom hemmasidan förlorade sina sista nio wickets för 84 körningar.
Carlson, som främst valdes för sitt slag, bowlade sina tre första offer och fick två fångade i skydd, medan en annan ung spinnare, Owen Morgan, tog två korgar.
Carlson studerade vid Whitchurch High School, känd för att producera walesiska sportstjärnor Gareth Bale, Sam Warburton och Geraint Thomas, och har en plats vid Cardiff University 2017 efter att ha fått tre A betyg i hans A-nivåer.
Glamorgans Kiran Carlson berättade för BBC Wales Sport:
"Jag spelade i ett andra lag spel på Newport och fick höra Mesch (Craig Meschede) hade misslyckats ett fitnesstest så jag var tvungen att komma till Northampton, det var fantastiskt.
"Jag är en fladdermöss av handel och skål lite av deltidsspinn men idag kom det av, jag förväntade mig inte att bowla men den där över innan lunch såg lite spin.
"Därifrån visste jag att jag skulle behöva spela min roll i spelet- för att göra min debut som en smet och få en fem-wicket drag var lite galen, men jag är verkligen glad.
"(På Whitchurch School) de främjar sport så mycket och om du är elit i din sport de bara älskar det och låta dig gå vidare med träning."
Northants öppnare Ben Duckett berättade för BBC Radio Northampton:
"Från den position vi var i, är det en ganska dålig total efter en bra start med 140 för en, att kollapsa sådär.
"Jag trodde det var en platt wicket, det var bara den udda på morgonen som vände sig från vänster-arm spinner (Morgan), sedan höger-arm offie (Carlson) på debut slutade med att få en fem-för men det fanns några dåliga skott inklusive mig själv.
"Vi kan definitivt hålla dem under 269 om vi skålar bra med spinnare, första innings bly kan vara mycket viktigt för oss eftersom om Wicket gör det på dag ett, jag vet inte hur det kommer att vara på dag tre."
18-åriga Kiran Carlson njöt av en dröm Championship debut för Glamorgan, hävdar fem wickets med sin spinn som Northants snubblade till 269 alla ut.