Родился в городе Костроме в семье фотографа Андрея Осиповича Карелина.
С ранних лет жил в Нижнем Новгороде. Учился в Петербургской Академии художеств (1883-1885) у К.Е. Маковского.
Работал по заказам министерства Императорского двора. Писал картины на исторические и религиозные темы, портреты, иконы. Принимал участие в росписи павильона Нижегородской всероссийской выставки в 1896 году, в создании внутренней отделки храма Воскресения Христова в Петербурге, храма Александра Невского и церкви лейб-гвардии Уланского полка в Варшаве (1907), для храма Воскресения Христова исполнил картоны для 10 мозаик интерьера «Притча о бедном Лазаре после смерти» и 9 мозаик святых, мучеников, апостолов и преподобных на пилястрах.
Был одним из организаторов Городского художественного и исторического музея в Нижнем Новгороде (1896).
К 300-летию дома Романовых (1913) создал 10-метровое полотно, изображающее воцарение Михаила Фёдоровича Романова, за что получил личное дворянство.
Последние годы жизни провёл в Туркменской ССР (ныне Туркмения), где создал и возглавил художественный отдел Туркменского государственного музея. Работал главным художником Туркмениздата (Ашхабад). Архитектор уникального памятника В.И. Ленину в Ашхабаде (скульптор Е.Р. Трипольская) - здания в виде куба, к которому с двух сторон ведут лестницы, напротив которых расположены двери - вход в музей Ленина.
Жил и похоронен в городе Ашхабад (Туркмения).