Karlsson blev femma, en sekund bakom tyskan Laura Gimmler som var snabbast.
– Det kändes kontrollerat och bra. Nu får hon gå i heat ett så det känns bra, säger skidlandslagets damtränare Stefan Thomson.
Med sig till kvartsfinalerna får hon övriga fyra svenskor: Anna Dyvik, Maja Dahlqvist, Moa Ilar och Märta Rosenberg.
Karlsson kommer att åka i heat ett i kvartsfinalen där hon bland annat möter totaltrean Krista Pärmäkoski, Finland, amerikanskan Rosie Brennan samt schweiziskan Nadine Fähndrich som vann sprinten i fristil under Tour de Skis första dag.
– Det är bra. Jag tror att det blir ganska bra fart där, säger Thomson.
Maja Dahlqvist kom på 19:e plats i kvalet och var inte nöjd.
– I dag var det inget bra. Det kändes så himla segt bara, säger hon.
Inför fredagens sprint, som är den femte av sju Tour de Ski-etapper, var Frida Karlsson överlägsen etta med ett försprång på runt en och en halv minut till tvåan Tiril Udnes Weng, Norge.
Kvartsfinalerna inleds 12.30.