Sørensen debuterte som fotoassistent på den norske filmkomedien (1941) og som B-fotograf på komedien (1942). Han debuterte som sjeffotograf på Nils R. Müller (1946). Han ble snart en av landets ledende fotografer med store oppgaver for regissører som Arne Skouen, Kåre Bergstrøm, Rasmus Breistein og Tancred Ibsen. Han utmerket seg særlig på svart-hvitt mediet og av hans mest kjente oppdrag var Arne Skouens debutfilm (1949), Tancred Ibsens (1951), Kåre Bergstrøms og Rados Novakovics (1955) og Bergstrøms (1958) (sistnevnte var den første norske filmen i cinemascope). På 1960-tallet hadde han foto på Tancred Ibsens (1960), Nils-Reinhardt Christensens (1961) og Arne Skouens (1963). I 1969 hadde han foto på , som også ble hans siste spillefilm.