W maju 2021 roku znalazł się w gronie 30 piłkarzy powołanych do szerokiej kadry Rosji na Euro 2020. 2 czerwca znalazł się w ostatecznej, liczącej 26 zawodników, kadrze Rosji na mistrzostwa. Trzy dni później wystąpił w wygranym 1:0 meczu sparingowym z Bułgarią w ramach przygotowania do turnieju, w którym z rzutu karnego strzelił jedynego gola. Na mistrzostwach wystąpił w dwóch spotkaniach: 16 czerwca w wygranym 1:0 meczu z Finlandią oraz 21 czerwca w przegranym 1:4 pojedynku z Danią, w którym wywalczył rzut karny, wykorzystany przez Artioma Dziubę. Był to ostatni mecz grupowy, po którym Rosjanie odpadli z mistrzostw, zajmując ostatnie miejsce w grupie.
Po mistrzostwach selekcjonerem rosyjskiej kadry został Walerij Karpin, który nie powołał Sobolewa na mecze eliminacji do MŚ 2022 z Chorwacją, Cyprem i Maltą.
Po inwazji Rosji na Ukrainę, UEFA i FIFA wykluczyły reprezentację z rozgrywek, w wyniku czego Rosja nie mogła wystąpić w barażach do mistrzostw świata ani przystąpić do eliminacji Euro 2024. 24 września 2022 Sobolew strzelił gola z rzutu karnego w wygranym 2:1 spotkaniu towarzyskim z Kirgistanem. 20 listopada 2022 wystąpił w zremisowanym 0:0 meczu towarzyskim z Uzbekistanem.