Hamrin speelde tussen 1953 en 1965 32 keer voor het nationale elftal van Zweden, waarin hij 17 keer scoorde. De meeste Zweden herinneren hem door het doelpunt dat hij scoorde op het WK van 1958 tegen West-Duitsland. In de halve finale tekende hij voor de 3-1, waarmee hij een finaleplaats veilig stelde. Deze finale werd uiteindelijk verloren van Brazilië met 5-2.