W końcu XVI w. ponownie rozpoczęła się szwedzka ekspansja na ziemie rosyjskiej Karelii. W 1581 r. Szwedzi zdobyli Korielę i zajęli cały Przesmyk Karelski, a także inne obszary, na których pozostawali do roku 1595 r., kiedy to ziemie te odzyskała Rosja. Jednak już po 16 latach, w 1611 r. po sześciomiesięcznym oblężeniu twierdza Koriela padła ponownie. W traktacie pokojowym z 1617 r. zwanym pokojem stołbowskim Rosja zmuszona była odstąpić Szwecji całość ziem Przesmyku Karelskiego a także inne obszary, co pociągnęło za sobą przesiedlenia dużej liczby Karelów na terytorium państwa rosyjskiego. Przesiedleńcy osiedlali się w rejonach przyległych do Karelii, lub w centralnej Rosji. Największa ich liczba (25 000-30 000osób) osiadła w rejonie Tweru, gdzie wykształciła się z nich grupa etniczna tzw. twerskich Karelów.
W 1649 r. założono nowe centrum administracyjno-handlowe Karelii – twierdzę Ołoniec, która zastąpiła znajdującą się w rękach szwedzkich Korielę (noszącą wówczas szwedzką nazwę Kexholm). W XVII w. nastąpił znaczny rozwój hutnictwa żelaza na terenie kraju.