Łącznie w sezonie 2011/2012 zanotował trzy asysty w 16 meczach, występując 14 razy w lidze, i dwukrotnie w barażach o utrzymanie w 2. Bundeslidze, które Karlsruher przegrał z Jahnem Regensburg i spadł do 3. Ligi. Po zakończeniu sezonu został zawodnikiem Hamburgera SV, który zapłacił za niego ponad 2 miliony euro, jednak trafił ponownie do Karlsruhera na zasadzie wypożyczenia.
Sezon 2012/2013 W pierwszym meczu nowego sezonu, rozegranym 21 lipca 2012 przeciwko Heidenheim (2:2), Çalhanoğlu zanotował oba trafienia dla swojego klubu, które były jego pierwszymi dla klubu. 19 sierpnia, w meczu przeciwko klubowi z którego został wypożyczony – Hamburger SV, zanotował asystę, a jego zespół zwyciężył 4:2. Zanotował również serię trzech ligowych spotkań, od 18. do 20. kolejki, w których notował dwie asysty.
Ogólem w sezonie 2012/2013 pomocnik wystąpił w 39 meczach, w których zdobył 17 bramek i zanotował 14 asyst. Karlsruher zakończył sezon na pierwszym miejscu w tabeli ligowej, uzyskując 79 punktów. Po zakończeniu sezonu Çalhanoğlu został wybrany Najlepszym Piłkarzem Sezonu 3. Fußball-Ligi.