Syyskuussa 2012 uutisoitiin, että Sundhage siirtyy joulukuun alussa Ruotsin naisten maajoukkueen päävalmentajaksi. Hänen johdollaan Ruotsi ylsi välieriin EM-kilpailuissa 2013 ja saavutti hopeaa 2016 olympialaisissa. Tämän jälkeen Sundhage valmensi Ruotsin alle 16-vuotiaiden tyttöjen maajoukkuetta kunnes hänet valittiin Brasilian naisten maajoukkueen päävalmentajaksi heinäkuussa 2019.