I tiden da Karelia var sovjetrepublikk (1940–1956) ble det ført flagg etter sovjetisk grunnmodell, det vil si et rødt flagg og med kommunismens stjerne, hammer og sigd i kantonen. Ut over dette fantes det påskrift og farger som varierte med den status området hadde. Fra 1936 til 1956 hadde Karelia status som republikk og gikk under navnet den Karelsk-finske sosialistiske sovjetrepublikk. To ulike flagg ble ført i denne tiden. Fra 1940 til 1943 et helt rødt flagg med kommunismens stjerne, hammer og sigd i kantonen sammen med republikkens navn på finsk og russisk. Flagget ble endret i 1953. Flaggduken var fortsatt hovedsakelig rød og stjerne, hammer og sigd ble beholdt. Påskriften ble droppet. I stedet fikk republikken en særskilt fargekombinasjon i nedre del av flaggduken: Blått og grønt. Da den Karelsk-finske sosialistiske sovjetrepublikk i 1956 ble oppløst, innlemmet i Den russiske føderative sovjetrepublikken og omdannet til autonom republikk innen denne, ble også flagget endret slik at den fulgte modellen for autonome republikker: Den russiske føderative sovjetrepublikkens flagg med den autonome republikkens navn påskrevet på russisk og karelsk.