Thorstvedt kwam in totaal 97 keer uit voor de nationale ploeg van Noorwegen in de periode 1982–1996. Hij maakte zijn debuut op 13 november1982 in de vriendschappelijke uitwedstrijd tegen Koeweit (1-0 nederlaag). Thorstvedt nam twee jaar later met zijn vaderland deel aan de Olympische Spelen van 1984 in Los Angeles, Verenigde Staten. Daar werd de ploeg in de eerste ronde uitgeschakeld. Thorstvedt nam eveneens deel aan het WK voetbal 1994 in de Verenigde Staten, waar de Noren onder leiding van bondscoach Egil Olsen strandden in de groepsfase. Hij speelde zijn 97ste en laatste interland op 27 maart1996, toen hij na de rust inviel voor Frode Grodås in de vriendschappelijke uitwedstrijd Noord-Ierland (2-0-overwinning).