В июне 2011 года Сергей Горбок впервые был вызван на учебно-тренировочный сбор национальной команды России, а в марте 2012 года по истечении трёхлетнего срока со времени последнего матча за сборную Белоруссии получил право выступать за российскую команду в официальных турнирах. В январе 2013 года был участником чемпионата мира в Испании, на котором сборная России заняла 7-е место. В дальнейшем принимал участие ещё на двух чемпионатах мира (2015, 2017) и двух чемпионатах Европы (2014, 2016).