Hegerberg durchlief sämtliche Juniorennationalteams Norwegens. Bei der U-19-Europameisterschaft der Frauen 2011 erreichte sie mit ihrer Mannschaft das Finale, welches sie 1:8 gegen Deutschland verloren. 2012 gehörte sie zum norwegischen Kader für die U-20-Weltmeisterschaft der Frauen in Japan. Ihr Debüt in der A-Nationalmannschaft gab sie am 19. November 2011 gegen Nordirland. Am 6. März 2013 erzielte sie im Rahmen des Algarve-Cups 2013 im Spiel gegen Japan ihren ersten Treffer für die A-Nationalmannschaft.