René Toft Hansen gab sein Debüt in der Dänischen Nationalmannschaft am 7. September 2005 beim Spiel gegen Norwegen. Bisher hat er 147 Länderspiele bestritten. Bei der Weltmeisterschaft 2011 in Schweden gewann er mit den Dänen die Silbermedaille, ehe er 2012 in Serbien mit Dänemark die Europameisterschaft gewann. Im Sommer 2012 nahm er an den Olympischen Spielen in London teil. 2013 wurde er mit Dänemark erneut Vize-Weltmeister. Bei der Europameisterschaft 2014 im eigenen Land wurde er Vize-Europameister. Bei den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro gewann er die Goldmedaille. Bei der Weltmeisterschaft 2019 wurde er Weltmeister.