Fransk strejker Moussa Dembele, 20, har gjort en omedelbar effekt den här säsongen med 12 mål för skotska mästare.
Men den senaste Dembele - ingen relation - kom på för de sista nio minuterna av Celtic Under-20s seger mot Hearts.
Han ersatte Jack Aitchison, 16, som blev Celtics yngsta spelare någonsin i förra säsongens sista match.
Aitchison gjorde med sin första touch efter att ha kommit på som en ersättare i åldern 16 år och 71 dagar i deras 7-0 rout av Motherwell i maj.
Men Ivorian Dembele kunde utmana rekordet efter att ha varit med i klubbens reservlag, som ligger sju år över sin åldersgrupp.
Dembele blev viral med en serie tricks som spelade för Celtic's U13s på St Kevin's Boys Academy Cup-turneringen i Dublin i sommar.
Celtics hemsida sa att Dembele "inte såg ur plats" efter att ha fått sin chans på måndag på Greenock Mortons Cappielow mark, med sex av deras vanliga trupp bort på Skottland U19: s plikt.
Den 15-årige Kieran McGrath spelade också.
Celtics ungdomschef, Chris McCart, tillade: " Vi var alla glada över att se Karamoko göra sin debut för utvecklingstruppen mot Hearts i vad som visade sig vara ett underhållande spel.
"Det faktum att han spelade mot andra spelare sju år hans senior ger en indikation på den kvalitet denna unga pojke har och det var också passande att han kom på för Jack Aitchison, klubbens yngsta någonsin målgörare.
Men vad vi måste komma ihåg är att Karamoko bara är 13 år gammal. Han fick en chans att spela igår kväll på meriter, liksom Kieran, men det är mycket viktigt att vi fortsätter deras utveckling i en mätt takt.
"Karamoko är fortfarande en ung pojke och har mycket att göra, både fysiskt och mentalt.
– Tränarna på våra under 13 och 14 nivåer har varit fantastiska när det gäller att vårda hans potential, men det är viktigt att vi inte driver honom för långt, för tidigt.
"Han har en hel del hårt arbete framför sig för att göra det till toppen och vi kommer inte att rusa det, men vi vet också Karamoko, och de andra begåvade unga spelare vi har här, är på den perfekta platsen för att fortsätta hans framsteg och vi ser fram emot att se vad framtiden innehar för denna unga spelare."
Celtic fans kan snart ha en ny Dembele att njuta av efter 13-åriga Karamoko Dembele gjorde sin debut för klubbens utvecklingsteam på måndag.