I landslaget spelade Carlsson 129 A-landskamper och har två VM-guld (1987, 1991). Vid VM i Moskva 1986 svarade han för en hjälteinsats i Sveriges match mot Finland, där han med 2 mål på 9 sekunder i slutskedet hämtade upp 2–4 till 4–4, ett resultat som slutligen gav Sverige en silvermedalj. Kvitteringspucken satte han i krysset bakom den finske målvakten Hannu Kamppuri.