2000-2001 sezonunun ikinci devresinde teknik direktör Mustafa Denizli tarafından A takıma alındı. Fenerbahçede ilk resmi maçı, 3 Aralık 2002 tarihinde oynanan Konyaspor-Fenerbahçe, Türkiye Kupası 2.Tur maçıdır. Bu maçta son 9 dakikada oynamıştır. 13 Aralık 2006 tarihinde 2-2 biten, Fenerbahçe – Eintracht Frankfurt UEFA Kupası Grup 4. maçında, 75. dakikada oyuna girip, 79. dakikada ilk sarı kartını görüp, 82. dakikada Fenerbahçeye bir üst tura geçmesini sağlayan beraberlik golünü röveşata ile atan ve 90+1. dakikada ikinci sarı kartını gören Semih, hakemin kırmızı kart vermeyi unutması üzerine oyun başladıktan sonra yaklaşık 20 saniye daha oyunda kalmıştır. Ardından hakemi uyararak kırmızı kart görmesini sağlamış ve Fenerbahçenin aleyhine olabilecek olası bir maç tekrarını engellemiştir.

2007-2008 sezonunda 17 golle gol krallığına ulaştı. Semih Şentürk Turkcell Super Lig 2008-09 sezonunun 7.haftasında oynanan Kocaelispor-Fenerbahçe maçına çıkarak Fenerbahçe formasıyla Süper Ligdeki 2. maçına çıkmıştır ve bu maçta 1 gol atmış ve 1 asist yapmıştır. Fenerbahçenin 26 Temmuz 2007 tarihinde yardımcı-kaptanlığını üstlendi. Semih Şentürk, 8 Mart 2009 tarihinde oynanan Kayserispor-Fenerbahçe maçında takımının ilk gölünü atarak Kadir Has Stadyumunda ilk gol atan futbolcu olarak tarihe geçmiştir.Dünyanın en iyi türk forveti şeçilmiştir

Milli Takım Kariyeri

15 kez Türk Milli Takımlarına çağrılan [1] Semih Şentürk, 4 kez Türkiye U-15, 27 kez Türkiye U-16, 18 kez Türkiye U-17, 4 kez Türkiye U-18, 3 kez Türkiye U-19, 6 kez Türkiye U-20, 19 kez Türkiye U-21, 1 kez Türkiye A-2 forması giymiştir. Semih Şentürk bu sayede, Türkiye Millî Futbol Takımlarının erkekler klasmanında tüm yaş gruplarında forma giymiştir.

A Millî Takım formasını ise ilk kez 17 Kasım 2007 tarihinde 2008 Avrupa Futbol Şampiyonası elemeleri grup maçı olan Norveç-Türkiye müsabakasında giymiştir.

20 Haziran 2008de oynanan EURO 2008 çeyrek final karşılaşmasında 119. dakikada Hırvatistanın attığı gole 120+2 de cevap vererek, Türkiye Millî Futbol Takımının penaltılarla yarı finale çıkmasını sağlamıştır. Penaltılar 3-1 bitmiş ve kendisi de 1 penaltıyı gole çevirmiştir. Euro 2008de Almanya maçında Türkiyenin ikinci golünü atmış ancak, A milliler turnuvadan elenmiştir. Euro 2008de milli takımın en çok gol atan futbolcusudur (3 Gol). Santiago Bernabéu Stadyumunda Türkiyenin İspanyaya 1-0 yenildiği maçın rövanşında Ali Sami Yende tek golü o atmıştır.