Cecilie Sandvej fait ses débuts internationaux en juillet 2009, en tant que remplaçante lors d'une victoire 2-1 en amicale contre l'Islande à Staines, en Angleterre. Elle est appelée dans l'équipe nationale danoise pour l'Euro 2013 organisé en Suède. Elle est également sélectionnée pour participer à l'Euro 2017 qui se déroule aux Pays-Bas.