Selepas bermain dengan aksi konsisten untuk AB, Andersen membuat debut untuk pasukan kebangsaan Denmark menentang Sepanyol pada Mac 2004 pada perlawanan persahabatan. Selama empat tahun setengah, beliau akhirnya membuat kaps keduanya. Beliau telah dipilih sebagai penjaga gol simpanas pada aksi UEFA Euro 2004 dan Thomas Sørensen menjadi penjaga gol pada setiap perlawanan. Ketika bermain untuk Brøndby, Andersen memperoleh kaps keduanya pada September 2008 apabila beliau menggantikan Sørensen yang tercedera pada perlawanan kelayakan Piala Dunia FIFA 2010. Beliau termasuk dalam skuad Denmark di Piala Dunia FIFA 2010. Selepas Sørensen dikeluarkan dari skuad UEFA Euro 2012 akibat kecederaan, Andersen menggantikan beliau dan menjadi penjaga gol pertama untuk pasukan Denmark.