Карлос Тенорио выступал за сборную Эквадора с 2001 по 2010 год. Провёл 51 матч, забил 12 голов. Он принял участие в Золотом кубке КОНКАКАФ 2002 года, Кубке Америки 2007 и двух чемпионатах мира — 2002 и 2006 годов.