Sørensen viste tidlig anlegg for å tegne og ble sendt til København for å utdanne seg i faget. Han kom inn på Kunstakademiet og tok etter hvert den lille sølvmedaljen. Allerede i studietiden stilte han ut et maleri som ble kjøpt av C.S. Danneskjold-Samsøe. Denne kontakten gjorde at Sørensen fikk oppgaver i forbindelse med dekoreringen av Thorvaldsens Museum.