26-åringen, som tillhört allsvenska rivalen Kif Örebro sedan 2018, har skrivit på ett ettårskontrakt med Piteå.
”Det blir jättekul och jag är jättepeppad att få spela med Piteå. Jag har fått ett jättebra intryck av det jag sett av Piteås spel", säger Karlsson i ett pressmeddelande.
Förra säsongen spelade Karlsson 21 av 22 allsvenska matcher med Örebro, varav elva från start.