Sentayehu fik sin internationale mesterskabsdebut ved VM i atletik for unge i 2001 og vandt bronzemedaljen i 1500 meter. Hun skiftede hurtigt fokus til længere afstande og konkurrerede på IAAF Golden League-kredsløbet i 2002, hvor hun registrerede en 3000 meter bedste på 8:48.30 minutter på Weltklasse Zürich i en alder af sytten. Hun vandt en plads ved IAAF Grand Prix Final 2002 og kom syvende i begivenheden. En sjetteplads i juniorløbet ved IAAF World Cross Country Championships 2003
Hun hjalp de etiopiske kvinder til holdtitlen, mens medarbejderen Tirunesh Dibaba vandt løbet. Hun forbedrede sin 3000 m bane bedste til 8:46.51 det år, men en optræden på 2003 IAAF World Athletics Final resulterede i en anden syvende placering.