In der Slowenischen Nationalmannschaft debütierte Dolenec im Jahr 2011. Bei der Europameisterschaft 2012 in Serbien wurde er Sechster und erzielte 30 Treffer in sieben Spielen. Bei der Weltmeisterschaft 2013 in Spanien wurde er Vierter und war bester slowenischer Torschütze mit 39 Toren. Er gehörte bei den Olympischen Spielen 2016 dem slowenischen Kader an. Bei der Weltmeisterschaft 2017 errang er die Bronzemedaille.