Det svenska paret slog An Jaehyun/Cho Daeseong med 11-7,9-11,9-11,11-6,11-6 i Houston.
Det kunde blivit svensk seger i tre raka set efter ledningar både i andra och tredje set för svenskarna men sydkoreanerna krånglade sig ur det svenska greppet.
– Det är små marginaler och det är väldigt viktigt att vara noggrann i servar och returer, sade Karlsson till TT.
I kvarten väntar det kinesiska stjärnparet Wang Chuqin och Fan Zhendong.
– Vi spelar på en hög nivå nu. Bäst av fem set, allt kan hända, menar Kristian Karlsson.
KLIPP: Bordtennisherrarnas åttondelar fick olika utfall