Insgesamt absolvierte Sundin 74 Länderspiele für die schwedische Nationalmannschaft und erzielte dabei 36 Tore und 49 Assists. Sein erstes Turnier für die A-Nationalmannschaft bestritt er im Jahr 1991, als er mit Schweden an der Weltmeisterschaft teilnahm. Mit einem ersten Platz in der Meisterrunde gewann seine Mannschaft die Goldmedaille. Der Stürmer war des Weiteren der Topscorer der WM. Wenig später startete er mit Schweden beim Canada Cup 1991. Dort erreichte er mit seinem Team den vierten Platz nach der Gruppenphase und schied im anschließenden Halbfinale mit 0:4 gegen die USA aus. Ein Jahr später nahm er an der Weltmeisterschaft 1992 teil. Mit dem Gewinn der Goldmedaille feierte Sundin zudem seinen zweiten WM-Titel mit der schwedischen Nationalmannschaft. Sundin, der bei diesem Turnier acht Scorerpunkte erzielen konnte, wurde außerdem als bester Stürmer ausgezeichnet.