Er debütierte in der ersten Nationalmannschaft am 11. November 2016 im WM-Qualifikationsspiel in Kopenhagen gegen Kasachstan. Mit der dänischen A-Nationalmannschaft qualifizierte sich Dolberg für die Weltmeisterschaft 2018 in Russland, bei der er einmal zum Einsatz kam und mit seinem Team das Achtelfinale erreichte. Zur Fußball-Europameisterschaft 2021 wurde er in den dänischen Kader berufen.