Viết tiếp cho đoạn này - Vào ngày 13 tháng 9 năm 2018, Karlsson (cùng với Francis Perron) đã được trao đổi với San Jose Sharks để đổi lấy Chris Tierney, Dylan DeMelo, Josh Norris, Rūdolfs Balcers, lượt chọn vòng một của Sharks vào năm 2020, lượt chọn vòng hai vào năm 2019
và một lựa chọn vòng hai có điều kiện vào năm 2021. Anh ghi bàn thắng đầu tiên của mình với Sharks vào ngày 18 tháng 11 trong chiến thắng 4-0 trước St. Louis Blues. Sau khi bắt đầu mùa giải chậm chạp, Karlsson trở thành hậu vệ thứ năm trong lịch sử giải đấu có ít nhất một lần hỗ trợ trong 14 trận liên tiếp sau chiến thắng 7-2 trước Edmonton Oilers vào ngày 8 tháng 1 năm 2019. Vào ngày 23 tháng 12, Karlsson đã bị đình chỉ lần đầu tiên trong sự nghiệp của mình trong hai trận đấu vì một tấm séc bất hợp pháp cho người chơi Austin Wagner của Los Angeles Kings. Một chấn thương háng dẫn đến việc Karlsson bỏ lỡ nhiều trận gần cuối mùa giải trước khi trở lại cho trận đấu cuối cùng của mùa giải chống lại Colorado Avalanche. Anh sẽ kết thúc mùa giải với 45 điểm trong 53 trận, điểm số thấp nhất của anh kể từ mùa giải 2012-13. Karlsson đã hỗ trợ San Jose trong việc lọt vào trận chung kết Hội nghị phương Tây trong vòng play-off năm 2019, mặc dù anh đã bị chấn thương háng khác trong trận đấu với St. Louis Blues, dẫn đến việc anh bỏ lỡ trận đấu cuối cùng của San Jose trong vòng playoff khi đội thua 5-1 trong Trận 6. Anh ấy sẽ kết thúc trận playoff với 16 điểm trong 19 trận đấu. Vào ngày 31 tháng 5, ông đã trải qua phẫu thuật háng.