还是由于在军队中服役而被迫中断数年。1951年，卡尔森获得了医学和哲学博士学位，并随后成为隆德大学的教授。1959年，他又到哥德堡大学任教授。1957年，卡尔森提出多巴胺不仅仅是过去人们认为的去甲肾上腺素的前体，也是一种位于脑部的神经递质。在阿斯利康制药公司工作期间，卡尔森和他的同事们利用溴苯那敏合成了第一个投入市场的选择性5-羟色胺再吸收抑制剂——苯吡烯胺（zimelidine）。卡尔森发展出了一种测量脑组织中多巴胺含量的方法。根据这一方法，他发现基底核（控制运动的脑部区域）中多巴胺水平特别高