הוא היה חבר קבוע של נבחרת הכדורגל הלאומית של דנמרק מאז הופעת הבכורה שלו בשנת 2001, ושיחק 92 משחקים, כבש שישה שערים עבור ארצו. הוא ייצג את דנמרק בגביע העולם ב-2002, בגביע העולם ב-2010 ובאליפות אירופה ב-2004.
טורנירים בינלאומיים. פולסן היה השחקן הדני "תחת 21" של השנה בשנת 2001 וזכה בפרס "שחקן השנה" הדני בשנת 2005 ו-2006; הראשון שזכה בשתי שנים ברציפות.