Pavel Karelin był młodą, wschodzącą gwiazdą skoków z Rosji. Na arenie międzynarodowej zadebiutował w 2003 roku w Pucharze Kontynentalnym. Nie odnosił tam jednak sukcesów. Gdy przesunięto go do FIS Cupu tam szybko zdominował zawody zostając liderem klasyfikacji i wygrywając 18 lutego 2007 roku w Zakopanem. Wcześniej na MŚ juniorów zajmował 29 miejsce w Kranju w 2006 roku i 46 miejsce rok wcześniej w Rovaniemi.

Rzeczywiście sezon 2006/07 można nazwać przełomowym. Po wygraniu FIS Cup kilka dni później zajął 6 miejsce w CoC w Oberhofie. Latem 2007 wystąpił w trzech konkursach Letniej Grand Prix. We wszystkich punktował, a w Klingenthalu o mało nie wygrał i zajął 2 miejsce. Zaczęło być o nim głośno i zimą na stałe zagościł w kadrze narodowej pod okiem Wolfganga Steierta wypychając z niej Ipatova. Debiut w Kuusamo wyszedł mu znakomicie - 15 miejsce, potem punktował w większości konkursów, a w Bischofshofen w konkursie TCS wreszcie wszedł do czołowej dziesiątki. Sezon zakończył na 32 pozycji zdobywając 129 punktów. Na MŚ juniorów w Zakopanem zajął 7 miejsce. Zadebiutował też na mamucie. W Oberstdorfie na MŚ w lotach zajął 22 miejsce. W sezonie 2008/09 nadal był podstawowym zawodnikiem kadry, ale nie szło mu już tak dobrze. Do sukcesów może zaliczyć 2 miejsce w konkursie drużynowym PŚ w Oberstdorfie na mamucie.
W sezonach 2010 i 2011 nieźle spisywał się w Letniej Grand Prix - zajmował odpowiednio dziesiąte i ósme miejsce.
Dynamicznie rozwijająca się kariera zakończyła się 9 października 2011. Tego dnia Rosjanin zginął w wypadku samochodowym w wieku zaledwie 21 lat.