Ta on olnud Taani jalgpallimeeskonna alaline liige alates oma debüüdi aastast 2001 ja mänginud 92 mängu, teenides oma riigi eest kuus väravat. Ta esindas Taani 2002. aasta FIFA maailmameistrivõistlustel, 2010. aasta FIFA maailmameistrivõistlustel ja 2004. aasta Euroopa meistrivõistlustel.
rahvusvahelised turniirid. Poulsen nimetati 2001. aastal Taani "Aasta all-21 mängijaks" ja võitis 2005. ja 2006. aasta Taani "Aasta mängija" auhinnad; esimene, kes võitis kaks aastat järjest.