Bei der WM 2011 belegte Hansen mit der dänischen Auswahl den zweiten Platz. Mit 68 Treffern wurde er Torschützenkönig des Turniers und in das All-Star-Team berufen. In diesem Jahr wurde er außerdem zum Welthandballer gewählt. 2012 triumphierte er mit Dänemark bei der Europameisterschaft. Auch hier gehörte er als bester Linker Rückraumspieler zum All-Star-Team. Im Sommer schied er bei den Olympischen Spielen in London mit der dänischen Mannschaft im Viertelfinale aus. Bei der Weltmeisterschaft 2013 wurde er mit seinem Team erneut Vize-Weltmeister und außerdem zum besten Spieler ernannt. Bei der Europameisterschaft 2014 im eigenen Land wurde er Vize-Europameister und zusätzlich ins All-Star-Team gewählt. Bei den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro gewann er die Goldmedaille und wurde erneut in das All-Star-Team berufen und zusätzlich zum besten Spieler ernannt. Bei der Weltmeisterschaft 2019 gewann Hansen mit Dänemark den WM-Titel. Mit 72 Treffern belegte er den ersten Platz in der Torschützenliste und wurde zusätzlich zum MVP gewählt. Bei der Weltmeisterschaft 2021 wiederholte er den Titelgewinn und wurde erneut zum besten Spieler des Turniers gewählt. Im Viertelfinale gegen Gastgeber Ägypten erhielt er Sekunden vor Ende der ersten Verlängerung beim Stand von 34:33 eine Rote Karte nach Videobeweis, da er die Ausführung des gegnerischen Freiwurfs durch Wegwerfen des Balles verhinderte. Mit insgesamt 319 WM-Toren gehört er zu den erfolgreichsten Torschützen der WM-Geschichte. Mit Dänemark gewann er bei den Olympischen Spielen in Tokio die Silbermedaille. Mit 61 Toren, den meisten je bei einem olympischen Turnier erzielten, wurde er Torschützenkönig. Zudem verbesserte er den Rekord von Yoon Kyung-shin (127) in der ewigen Torschützenliste auf 165. Am Turnierende wurde er in das All-Star-Team gewählt.