Täytä seuraava lause: 13. syyskuuta 2018 Karlsson ( Francis Perronin kanssa) vaihdettiin San Jose Sharksille Chris Tierneyn, Dylan DeMelon, Josh Norrisin, Rūdolfs Balcersin, Sharksin ensimmäisen kierroksen valinta vuonna 2020, toisen kierroksen valinta vuonna
2019 ja ehdollinen toisella kierroksella vuonna 2021. Hän teki ensimmäisen maalinsa Sharksin kanssa 18. marraskuuta St. Louis Bluesia vastaan. Kauden hitaan alkamisen jälkeen Karlssonista tuli viides puolustaja liigan historiassa, jolla on vähintään yksi apu 14 peräkkäisessä pelissä Edmonton Oilersia vastaan 7.2 voiton jälkeen 8. tammikuuta 2019. 23. joulukuuta Karlsson joutui ensimmäistä kertaa urallaan kahden ottelun erääntymiseen Los Angeles Kingsin pelaajan Austin Wagneriin laittomasta sekistä. Karlssonin lantion vamma johti siihen, että hän menetti monta peliä kauden lopussa ennen kuin hän palasi kauden viimeiseen peliin Colorado Avalanchea vastaan. Hän lopetti kauden 45 pisteellä 53 pelissä, mikä oli hänen alhaisin pisteensä sitten kauden 2012-13. Karlsson auttoi San Josea pääsemään Länsi-konferenssin finaaliin vuoden 2019 playoffissa, vaikka hän kärsi toisesta nivusvammasta pelissä St. Louis Bluesia vastaan, mikä johti siihen, että hän jäi pois San Jose'n viimeisestä playoff-pelistä, kun joukkue hävisi 5-1 pelissä 6. Hän pääsi playoffeihin 16 pisteellä 19 pelistä. 31. toukokuuta hänelle tehtiin leukaleikkaus.