Landslagsdebuten skedde 2005, Linnea Torstenson mästerskapsdebuterade med en succé i EM 2006 i Sverige. Hon var sedan under ett decennium en av de viktigare spelarna i svenska landslaget. Hon har deltagit i tre OS-turneringar OS 2008 i Kina, OS 2012 i London och OS 2016 i Rio. Fem EM-turneringar och tre VM-turneringar finns på meritlistan. EM 2008 i Makedonien, VM 2009 i Kina, EM 2010 i Norge och Danmark, VM 2011 i Brasilien, EM 2012 i Serbien, EM 2014 i Kroatien och Ungern, VM 2015 i Danmark. Hon blev överraskande petad inför hemma-EM 2016 och har nu bestämt sig för att sluta i landslaget. Sammanlagt blev det 175 landskamper. 2019 inför VM i Japan har Sverige tappat 7 spelare från EM förra året. Linnea Torstenson fick frågan om hon ville ställa upp i VM, men tackade nej.