Hegerberg durchlief seit 2007 sämtliche Juniorenteams des norwegischen Fußballverbandes. 2009 war sie Teil des norwegischen Teams, das bei der Endrunde der U-17-Europameisterschaft in Nyon den vierten Rang belegte. Zwei Jahre später erreichte sie bei der U-19-Europameisterschaft in Italien mit ihrer Mannschaft das Finale, wo sie sich jedoch mit 1:8 der deutschen Auswahl geschlagen geben musste. Im Jahre 2012 nahm sie mit der norwegischen U-20-Auswahl an der U-20-Weltmeisterschaft in Japan teil und erreichte mit ihrer Mannschaft das Viertelfinale. Am 17. Januar 2012 wurde sie erstmals in der norwegischen A-Nationalmannschaft bei einem Freundschaftsspiel gegen Schweden eingesetzt.