Sørensen laget portretter av blant andre Pär Lagerkvist (1921 og 1948), Martin Tranmæl (1928), Ingeborg Refling Hagen (1932), Knut Liestøl (1931), Sigurd Christiansen (1936), Marianne Hamsun (1951) (som han også brukte som modell), Carl Joachim Hambro (1947), Halvdan Koht (1948), Agnes Mowinckel (1949). Foruten Bjørnsons bondefortellinger illustrerte han Jørgen Moes (1929), Asbjørnsen og Moes eventyr (1936), Ragnhild Jølsens (1938) og Aasmund O. Vinjes (1951). Han deltok i utsmykningen av Oslo rådhus med fondveggdekorasjonen (1950). Her er Ingeborg Refling Hagen modellen for framstillingen av 'friheten', symbolisert ved en kvinne som bryter av seg lenker.