Karlsen var tildelt en rekke utmerkelser: For sin karriere i Forsvaret mottok han Forsvarsmedaljen med stjerne og Hærens vernedyktighetsmedalje med tre stjerner. Han deltok på en rekke utenlandsoppdrag, og ble for dette tildelt Forsvarets medalje for internasjonale operasjoner med stjerne, Forsvarets innsatsmedalje med rosett for Saudi Arabia, NATO-medaljen for tidligere Jugoslavia, FN-medaljen for UNIFIL (Libanon) med 2-tall og UNMIK (Kosovo), og FNs fredsprismedalje 1988. For sin tjeneste under Gulfkrigen mottok han også den britiske Gulfmedaljen med rosett, kuwaitiske Frigjøringsmedaljen og den saudiarabiske Medaljen for frigjøring av Kuwait. Han har videre blitt tildelt Norsk Militært Tidsskrifts medalje for besvarelse av prisoppgave i sølv og Det frivillige Skyttervesens hederstegn, samt ferdighetsmerkene Det militære skarpskyttermerke med laurbær, Det militære marsjmerke med stjerne, Det militære skimerke, Infanterimerket, Dugleiksmerket med stjerne, Idrettsmerket, Havhesten, NAIS-medaljen med tre stjerner, Skiskyttermedaljen og KNBLO-medaljen med krone.