Belgijska runda był najlepsza w wykonaniu Sørensena, który nie tylko zwyciężył w obu sesjach kwalifikacyjnych, ale także dwa razy ustanowił najlepszy czas wyścigu. Jego skuteczność jest widoczna zwłaszcza w klasyfikacji punktowej, gdzie zdobył dwa razy więcej punktów od czwartego Izraelczyka Alona Daya.
Formuła Renault 3.5 Na sezon 2012 Sørensen podpisał kontrakt ze stajnią Lotus, na udział w Formule Renault 3.5. W ciągu sezonu trzykrotnie stanął na podium, w tym zwyciężył sobotni wyścig na torze Circuit de Spa-Francorchamps. Z dorobkiem 122 punktów uplasował się na 6 pozycji w klasyfikacji kierowców.
W sezonie 2013 Sørensen przedłużył kontrakt ze stajnią Lotus. Sezon rozpoczął plasując się regularnie pod koniec pierwszej dziesiątki, z wyjątkiem drugiej pozycji w Monako. Podczas rundy na Red Bull Ringu Duńczyk nie miał sobie rundy, zwyciężając oba wyścigi. Z dorobkiem 113 punktów ukończył sezon na siódmym miejscu w klasyfikacji generalnej.
W sezonie 2014 Sørensen podpisał kontrakt z francuską ekipą Tech 1 Racing. Podczas wyścigu na torze Circuit de Monaco stanął na drugim stopniu podium. Uzbierał łącznie 44 punktów, co dało mu dwunaste miejsce w końcowej klasyfikacji kierowców.