Fantenberg edusti Ruotsia vuoden 2016 MM-kilpailuissa. Hän voitti turnauksessa joukkueensa sisäisen tehotilaston lukemalla +3. Yhteensä Fantenberg on pelannut 23 A-maaottelua tehopistein 2+7=9. Hän teki A-maajoukkuedebyyttinsä 7. marraskuuta 2012 Karjala-turnauksen Liberecissä pelatussa avausottelussa Tšekkiä vastaan. Fantenberg merkittiin heti Ruotsin ykköspuolustajapariin Staffan Kronwallin viereen. Ensimmäisen A-maajoukkuemaalinsa hän teki Sweden Hockey Gamesissa 11. helmikuuta 2017 Göteborgissa ylivoimalla Venäjää vastaan. Fantenberg sai ottelussa myös syöttöpisteen Alexander Bergströmin tekemään ylivoimamaaliin.