Für die norwegische Nationalmannschaft bestritt Kent Robin Tønnesen 117 Länderspiele, in denen er 297 Tore warf. Tønnesen nahm an den Europameisterschaften 2012, 2014, 2016 und 2018 teil, 2020 fehlte er nach einem Achillessehnenriss. 2015 gab er sein Debüt bei einer Weltmeisterschaft, 2017 gewann er mit Norwegen Silber, 2019 musste er verletzt passen, 2021 kehrte er ins Team zurück. Mit Norwegen nahm er an den Olympischen Spielen in Tokio teil.