Дебют за сборную Дании состоялся 11 июня 1962 года в матче Северного Чемпионата против сборной Норвегии (6:1), в котором Бертельсен также отличился забитым голом. В составе сборной был включен в состав сборной на Чемпионат Европы 1964 в Испании. Всего за сборную Карл провёл 20 матчей и забил 9 голов.