Continuó en 2011 y terminó en segundo lugar en la serie, después de una dura batalla con el eventual campeón Richie Stanaway.

Sørensen no tenía planes para 2012 hasta que Lotus lo llamó y le ofreció una prueba en la Fórmula Renault 3.5, en el que impresionó lo suficiente como para ofrecerle un asiento junto al ex rival por el título Stanaway en el equipo.

Después de dos segundos puestos más, terminó la temporada en quinta posición conjuntamente con Nick Yelloly.

[1]​[2]​ Mientras, disputó la Fórmula Renault 3.5 con el equipo Tech 1 Racing, donde acabó 12º en la general, llegando una vez al podio.

Acumularon dos victorias y cuatro podios más, para consagrarse campeones del mundo en la categoría GT.