1969 yılında İstanbul’da doğdu. Lisans eğitimini İstanbul Teknik Üniversitesi uçak mühendisliği, yüksek lisans ve doktora eğitimini ise Stanford Üniversitesi havacılık ve uzay mühendisliği bölümünde tamamladı. Scaled Composites şirketinde kaza soruşturma kurulu üyeliği, Stanford Üniversitesi havacılık ve uzay mühendisliği bölümü, kıdemli araştırma mühendisliği, Amerikan Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (AIAA) Hibrit Roket Teknik Komite Başkanlığı, SpaceShipTwo İtki Sistemi uzman danışma kurulu üyeliği, Savunma Sanayi Başkanı (SSB) danışmanlığı, Stanford Üniversitesi havacılık ve uzay mühendisliği bölümü danışman profesörlük, Fergani Uzay A.Ş.’de Teknik genel müdür yardımcılığı (CTO), kurucu ortaklığı olduğu Space Propulsion Group şirketinde başkanlık ve teknik genel müdürlük, yapmış olan Karabeyoğlu, Koç Üniversitesi makina mühendisliği bölümünde öğretim üyeliği görevine devam etmektedir. Nisan 2017– Ağustos 2024 tarihleri arasında kurucusu olduğu Delta V Uzay Teknolojileri Anonim Şirketi’nde genel müdür (CEO) olarak görev yapmıştır. Ayrıca hâlihazırda Türkiye Uzay Ajansında (TUA) yönetim kurulu üyesi olarak vazife yapmaktadır. Karabeyoğlu evli ve iki çocuk babasıdır.