Sosa maakte zijn debuut voor Uruguay op 13 juni 1984 in de vriendschappelijke thuiswedstrijd tegen Engeland (2-0). Hij viel in dat duel in voor doelpuntenmaker Luis Alberto Acosta. In totaal kwam hij 46 keer uit voor zijn vaderland, en maakte hij vijftien doelpunten in de periode 1984-1995. Sosa won met Uruguay de strijd om de Copa América in 1987 en 1995, en nam eenmaal deel aan de WK-eindronde: 1990. Hij speelde zijn 46ste en laatste interland op 16 juli 1995, toen Uruguay met 2-1 won van Bolivia bij de strijd om de Copa América in eigen land.