Größere Erfolge erzielte Mattias Karlsson zu Beginn seiner Karriere vor allem im Doppel, zusammen mit Robert Svensson erreichte er bei seiner ersten Europameisterschaft 2010 das Viertelfinale, bei seiner ersten Weltmeisterschaft im Jahr darauf die Runde der letzten 32. In diesem Jahr gelang ihm außerdem sein erster Sieg auf der Pro Tour, als er im Doppel mit Svensson die Polish Open gewann.