Hans forskning inriktade sig främst mot Nordens historia i slutet av medeltiden och början av nyare tiden. Bland hans verk kan nämnas avhandlingen Hemming Gadh: en statsman och prelat från Sturetiden (1915), Sten Sture d. y. En karaktärsstudie (1929), Johannes Magnus och Gustav Vasas polska frieri (1922) samt Wulf Gyler i Svensk tjänst (1922–24). Carlsson författade även ett stort antal uppsatser, särskilt av biografiskt innehåll.
Gottfrid Carlsson var son till kyrkoherden i Burseryd Carl Oscar Carlsson och Nathalia, född Rosengren. Fadern var son till en arrendator i övre Lida, och morfadern Bengt Henrik Rosengren var kyrkoherde i Hemmesjö socken. Fadern hade börjat som småskollärare innan han ändrade kurs och blev kyrkoherde i hemtrakten samma år som Gottfrid, föräldrarnas äldsta barn, föddes. Vid sidan av sin prästgärning var fadern hembygdsforskare och grundade Västbo Härads fornminnesförening, samt författade några noveller som utgavs lokalt.
Gottfrid Carlsson, vars bror Einar även han var historiker, gifte sig 1916 med Lizzie Steffenburg (1892–1974), dotter till borgmästaren i Varberg Emil Swensson och Hilma Setterlund. Han var far till nobelpristagaren Arvid Carlsson och till historikern Sten Carlsson.
Bibliografi (urval)
Fullständig bibliografisk förteckning i Signe Elvira Carlsson, "Professor Gottfrid Carlssons skrifter. En bibliografi", i festskriften Gottfrid Carlsson 18.12.1952, (Lund: Lunds universitet, 1952). Libris8389991
Hemming Gadh: en statsman och prelat från Sturetiden: biografisk studie, diss. (Uppsala: Uppsala universitet, 1915). Libris8074979
Den svensk-norska unionen under Magnus Eriksson (Lund: Gleerup, 1928). Libris2589644
Appell i Ålandsfrågan: tal vid opinionsmötet å Auditorium i Stockholm den 14 februari 1939 (Stockholm: Ålandskommittén, 1939). Libris1362504
Sveriges historia till våra dagar: Del 3: Senare medeltiden I: 1389–1448 (Stockholm: Norstedt, 1941). Libris54168
Nordiska gestalter: tal vid Nordisk fest till fädrens minne 23 mars 1942 (Lund: Gleerup, 1942). Libris1390406
^Oredsson, Sverker (1996). Lunds universitet under andra världskriget: motsättningar, debatter och hjälpinsatser. Lund: Lunds universitetshistoriska sällskap