Ajax was voor Sørensen zijn vierde en tevens laatste Nederlandse club in zijn carrière. De middenvelder kwam in 1987 transfervrij naar Amsterdam. Trainer Johan Cruijff koos op de positie van de Deen voornamelijk voor talent Richard Witschge. Mede daarom bleef zijn inbreng voor Ajax beperkt. De middenvelder vertrok na een handvol wedstrijden naar het Portugese Portimonense. Daar beëindigde hij in 1989 zijn voetbalcarrière.
Deens international
Sørensen kwam verder als voetballer nog uit voor het Deense BK Frem en Belgische Club Brugge. Ook kwam de middenvelder nog tot elf interlands voor Denemarken, waarin hij drie keer scoorde.