В сентябре 1992 года играл за национальную сборную России на турне по Японии, а 21 мая 1993 года в Москве был участником первого официального матча российской команды, встречавшейся в рамках Мировой лиги с американцами. С 1993 по 1997 год Сергей Орленко выступал за сборную России во всех турнирах, выиграл три медали Мировой лиги и бронзу на чемпионате Европы 1993 года в Финляндии, участвовал на олимпийском турнире в Атланте-1996, где команда Вячеслава Платонова заняла 4-е место.