Da Voronin fremdeles var i Mainz, ble han innkalt til landslagsspill for Ukrainas U-21-landslag og videre til A-landslaget som 22-åring. Han gjorde sin internasjonale debut i en vennskapskamp mot i mars 2002. Han ble imidlertid vurdert som mindre aktuell for spiss for Ukraina enn Chelseas Sjevtsjenko.