Cédric Sorhaindo stand im Aufgebot der französischen Nationalmannschaft; er debütierte am 26. Oktober 2005 in einem Länderspiel gegen die spanische Auswahl. Mit der Auswahl gewann er die Handball-Europameisterschaft 2010 und 2014, die Weltmeisterschaft 2011, im Sommer 2012 die Olympischen Spiele in London und die Weltmeisterschaft 2017. Bei den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro gewann er die Silbermedaille und wurde in das Allstar-Team gewählt. Ab 2017 war er Mannschaftskapitän der Nationalmannschaft. Im Februar 2020 erklärte er sein Karriereende in der Nationalmannschaft. Sorhaindo erzielte 425 Treffer in 220 Länderspielen.