Sentayehu debutou no campionato internacional no Campionato Mundial de Atletismo Xuvenil de 2001 e gañou a medalla de bronce nos 1500 metros. Pronto cambiou o seu foco para distancias máis longas e competiu no circuíto da IAAF Golden League de 2002, rexistrando un mellor de 3000 metros de 8:48.30 minutos na Weltklasse Zurich á idade de dezassete anos. Gañou un lugar na final do Gran Premio da IAAF de 2002 e terminou sétimo no evento. Un sexto posto na carreira xuvenil nos Campionatos Mundiais de Cross Country de 2003
axudou ás mulleres etíopes ao título de equipo, mentres que a etíope Tirunesh Dibaba gañou a carreira. Mellorou o seu récord de 3000 m de pista a 8:46.51 ese ano, pero unha aparición na final da IAAF World Athletics de 2003 resultou noutro sétimo lugar.