Sörenson ble olympisk mester i turn under OL 1912 i Stockholm. Han var med på det svenske laget som vant lagkonkurransen i mangekamp svensk system foran Danmark. Det var tre lag fra tre nasjoner som var med i konkurransen som ble avholdt på Stockholms stadion. Åtte år senere, under OL 1920 i Antwerpen vant han sin andre olympiske gullmedalje i turn lagkonkurranse.