До 2011 года Сергей Гранкин входил в заявку сборной России на все турниры, сыграв более 140 официальных матчей. В 2008 году завоевал бронзу Олимпийских игр в Пекине, в 2010 году был признан лучшим связующим «Финала шести» Мировой лиги в Кордове, а через год в Гданьске стал победителем турнира Мировой лиги.