В 1998 году выступал на Всемирных юношеских играх в Москве (4-е место), а в 1999 году завоевал золотые медали на чемпионатах Европы и мира среди юношей. В составе молодёжной сборной он становился чемпионом Европы и серебряным призёром мирового первенства. Неоднократно находился в списках кандидатов в основную сборную страны и призывался на сборы. В июне 2005 года Сергей Хорошев играл за национальную команду в двух матчах группового этапа Евролиги против команды Эстонии.