Sergio Mendoza hizo su debut con la Selección de fútbol de Honduras en marzo de 2002 en un partido amistoso frente a la Selección de fútbol de Estados Unidos, ha jugado un total de 53 partidos y ha logrado marcar un gol con la Selección de fútbol de Honduras. Ha representado a su país en 11 juegos de eliminatorias mundialistas y jugó dos partidos con la Selección de fútbol de Honduras en la Copa Mundial de la FIFA 2010 en Sudáfrica. también ha disputado la Copa Uncaf 2003, Copa Uncaf 2005 y la Copa Uncaf 2007, también disputó la Copa de Oro de la Concacaf 2007.