Carlsson specialiserade sig på den senare medeltidens och tidiga Vasatidens svenska historia och gjorde inlägg i flera centrala debatter: om Kalmarunionen, om Arboga möte 1435 och om Stockholms blodbad. Hans huvudarbete är syntesen över tidsskedet 1389–1448 i Sveriges historia till våra dagar (3, 1941). Mycket spridd blev hans populära