Rosenberg 2005. január 22-én, Dél-Korea ellen mutatkozott be a svéd válogatottban, és gólt is szerzett. Bekerült a 2006-os világbajnokságon részt vevő svéd keretbe, de a tornán nem játszott. 2007. június 2-án, egy Dánia ellen Eb-selejtezőn Christian Poulsen gyomron vágta őt, ami miatt a játékvezető kiállította Poulsen és büntetőt ítélt a svédek javára. Egy dán szurkoló ezután berohant a pályára, és megtámadta a bírót, ami miatt félbe kellett szakítani a találkozót. Az UEFA a svédeknek adta a győzelmet 3-0-s gólkülönbséggel. Rosenberg ott volt a 2008-as és a 2012-es Európa-bajnokságon is.