Sentayehu debytoi kansainvälisissä mestaruuksissa vuoden 2001 nuorten maailmanmestaruuskilpailussa ja voitti pronssimitalin 1500 metrin juoksussa. Hän muutti pian keskittymisensä pidemmille etäisyydille ja kilpaili vuoden 2002 IAAF Golden League -kilpailussa, tallentamalla 3000 metrin parhaan 8:48.30 minuutin ajan Weltklasse Zürichissä 17-vuotiaana. Hän voitti paikan IAAF Grand Prix -finaalissa 2002 ja tuli seitsemänneksi. Kuudes sijalla juniorijoukkueessa IAAF:n maailmanmestaruuskilpailussa 2003
Hän auttoi etiopialaisia naisia saamaan joukkuetitelin, kun taas etiopialainen Tirunesh Dibaba voitti kilpailun. Hän paransi 3000 metrin uraansa 8:46.51 pisteeseen samana vuonna, mutta esiintyminen IAAF: n vuoden 2003 maailmanurheilun finaalissa johti toiseen seitsemännen sijan saamiseen.