Sorescu și-a început cariera la clubul Politehnica Timișoara unde și-a făcut junioratul. După desființarea acestui club, în anul 2012, a trecut la ACS Poli la care a debutat la echipa mare pe 30 mai 2015, într-un meci din Liga II contra echipei Olimpia Satu Mare, încheiat cu scorul 1-1. A început cariera jucând pe postul de fundaș dreapta, dar a mai fost folosit pe posturile de mijlocaș dreapta și mijlocaș stânga.[2]
În 2017, Sorescu trece înapoi la Politehnica Timișoara pentru care marchează 14 goluri în 35 de meciuri în toate competițiile, în sezonul 2017-2018.
Dinamo București
La 27 aprilie 2018, Dinamo București anunță achiziționarea lui Sorescu, jucătorul semnând un contract pentru patru sezoane cu echipa bucureșteană.[4]
A marcat chiar la debutul pentru Dinamo, la 22 iulie 2018, într-un meci cu FC Voluntari.[5]
În 3 ani de la debut, Sorescu a ajuns căpitanul lui Dinamo, rămânând la echipă în cea mai neagră perioadă din istoria echipei și având cele mai bune evoluții din lotul echipei.[necesită citare]
În ianuarie 2022, Sorescu a fost vândut de Dinamo la echipa poloneză Raków Częstochowa, în schimbul sumei de 800.000 de euro.[6]
Carieră internațională
Deian Sorescu a ajuns la echipa națională sub 21 de ani în anul 2019, debutând la vârsta de 21 de ani și 6 luni. Primul meci a fost împotriva Spaniei U21, fiind introdus în meci de Mirel Rădoi în minutul 61, în locul lui Radu Boboc. Al doilea a fost împotriva Danemarcei U20 unde a fost trimis pe teren în minutul 70, înlocuindu-l pe Mihai Butean.
La 2 iunie 2021, Sorescu a debutat în naționala României, într-un meci amical contra Georgiei jucat pe stadionul Ilie Oană din Ploiești.[7] A evoluat pe postul de fundaș dreapta și a oferit pasa decisivă la golul marcat de Andrei Ivan într-o înfrângere a României cu 2-1.[8] Patru zile mai târziu, Sorescu a fost din nou titular la echipa națională, în meciul amical contra Angliei, fiind considerat de către Gazeta Sporturilor drept unul dintre cei mai buni jucători de pe teren.[9]