I mars 2013 blev Carlgren för första gången uttagen i det svenska U21-landslaget av förbundskaptenen Håkan Ericson till två landskamper på bortaplan mot Portugal och Kroatien. Hans landslagsdebut kom den 24 mars mot Kroatien (0–3). Den 2 juni 2015 blev Carlgren uttagen till U21 EM 2015.