Für die norwegische Nationalmannschaft stand sie 308 Spiele zwischen den Pfosten. Mit der norwegischen Auswahl gewann sie 2004, 2006, 2008 und 2010 die Europameisterschaft. Bei der Weltmeisterschaft 2007 in Frankreich wurde sie Vizeweltmeisterin. Ein Jahr Später holte sie sich bei den Olympischen Spielen die Goldmedaille und wurde zusätzlich in das Allstar-Team gewählt. Sie gehörte zum Aufgebot ihres nationalen Verbandes bei der Weltmeisterschaft 2009 in China. Bei der WM 2011 gewann sie den WM-Titel. Im Sommer 2012 nahm sie an den Olympischen Spielen in London teil und gewann abermals mit der norwegischen Mannschaft die Goldmedaille. Die Norwegerin nahm weiterhin an der Weltmeisterschaft 2013 teil. Bei der Weltmeisterschaft 2017 gewann sie die Silbermedaille. Nach dem zweiten Vorrundenspiel der Europameisterschaft 2020 rückte sie für Emily Stang Sando in den EM-Kader. Im darauffolgenden Spiel gegen Rumänien absolvierte Katrine Lunde Haraldsen ihr 300. Länderspiel. Im Finale gewann sie ihren insgesamt fünften EM-Titel. Zusätzlich war es ihr 305. Länderspiel für Norwegen, wodurch sie mit der bisherigen Rekordnationalspielerin Karoline Dyhre Breivang gleichzog. Seit dem 19. März 2021 ist sie alleinige Rekordhalterin. Mit der norwegischen Auswahl gewann sie die Bronzemedaille bei den Olympischen Spielen in Tokio. Lunde besaß mit 38 % die beste Fangquote unter den Torhütern des olympischen Turniers und wurde in das All-Star-Team gewählt. Bei der Schlussfeier der Olympischen Spielen 2020 trug sie die norwegische Fahne.