פאולסן ערך את הבכורה בנבחרת דנמרק בשנת 1987, תחת המאמן הגרמני ספ פיונטק. בשנת 1988 השתתף פאולסן עם הנבחרת ביורו 1988, אותו סיימה דנמרק עם שלושה הפסדים ואפס נקודות. פאולסן הבקיע שער אחד בטורניר, בהפסד 3-2 לנבחרת ספרד. בשנת 1992 היה פאולסן חלק בלתי נפרד מהזכייה המפתיעה של נבחרת דנמרק ביורו 1992, כאשר פתח בהרכב בכל חמשת המשחקים עד לזכייה. בחצי הגמר מול נבחרת הולנד, הבקיע פאולסן את הפנדל שלו בבעיטות ההכרעה, לאחר ש-120 הדקות הסתיימו בתוצאה 2-2, מול חברו דאז לפ.ס.וו. איינדהובן, השוער ההולנדי הנס ואן ברויקלן. בגמר פאולסן היטיב לשחק, כאשר דנמרק ניצחה 2-0 את נבחרת גרמניה וזכתה בגביע. פאולסן ערך את הופעתו האחרונה במדים הלאומיים בשנת 1994, ולזכותו 21 שערים ב-62 הופעות.