Karlstrøm avla diplom i geofysikk ved NTH i Trondheim i 1982. Fra 1982 arbeidet han som geofsyiker for oljeselskapet Mobil, dels i Stavanger og dels i Dallas. I 1988 begynte han å arbeide for det tyske oljeselskapet RWE Dea hvor han hadde ulike lederroller i Norge (letesjef), Tyskland, Russland og til sist i Egypt.