Вороњин је за репрезентацију Украјине дебитовао у пријатељској утакмици против Румуније 27. марта 2002. године. Са Украјином је учествовао на Светском првенству 2006, где је Украјина дошла до четвртфинала, и на Европском првенству 2012. године. За Украјину је одиграо 75 утакмица и постигао 8 голова.