Für Schweden debütierte Karlsson bei der U18-Weltmeisterschaft 2011, bei der er mit seiner Mannschaft die Silbermedaille gewann. Auf U20-Niveau folgten eine Gold- und eine Silbermedaille bei den U20-Weltmeisterschaften 2012 und 2013, bevor Karlsson im Rahmen der &lt;a href="Euro%20Hockey%20Tour%202013/14"&gt;Euro Hockey Tour 2013/14&lt;/a&gt; bei den Herren seinen Einstand gab.