Karlsson är utbildad socionom vid Socialhögskolan i Örebro. Hon tjänstgjorde inom socialförvaltningen i Linköpings kommun från 1980 och var förste socialsekreterare 1988–1989. Hon var förbundssekreterare för Centerpartiets ungdomsförbund 1986–1988, kommunal sekreterare i Centerpartiet 1989–1991, kanslichef för partiets riksdagskansli 1991–2004 samt ställföreträdande partisekreterare och kanslichef för dess riksorganisation 1998–2004. Hon var kanslichef på Presstödsnämnden 2004–2006 och blev efter den borgerliga valsegern 2006 statssekreterare hos miljöminister Andreas Carlgren på Miljödepartementet. Hon avgick från denna befattning i samband med Carlgrens avgång 2011.