16 yaşında Fenerbahçe'nin altyapısına transfer oldu ve ilk profesyonel sözleşmesini imzaladı.
[[2000-01 Türkiye 1. Futbol Ligi|2000-2001]] sezonunun ikinci devresinde teknik direktör Mustafa Denizli tarafından A takıma alındı. Fenerbahçe'de ilk resmi maçı, 17 Şubat 2001 tarihinde oynanan Siirtspor-Fenerbahçe,Turkcell Süper Lig maçıdır. Bu maçta son 15 dakikada oynamıştır.
Süper Lig 2007-2008 sezonunda 17 golle gol krallığına ulaştı. Fenerbahçe'nin 26 Temmuz 2007 tarihinde yardımcı kaptanlığını üstlendi. Semih Şentürk, 8 Mart 2009 tarihinde oynanan Kayserispor-Fenerbahçe maçında takımının ilk golünü atarak Kadir Has Stadyumunda ilk gol atan futbolcu olarak tarihe geçmiştir. 2009-2010 sezonunu ise yedek kulubesinde geçirmiştir. 2011-12 sezonu itibari ile Fenerbahçenin Türkiye Kupasında Cemil Turan ile birlikte en çok gol atan oyuncusu olmuştur.(19 gol). Yedek kulübesinden gelerek attığı kritik goller nedeniyle "Nöbetçi Golcü" lakabıyla bilinir.Semih 13 Ocak 2013'te oynanan [[1461 Trabzon]] maçında attığı gol ile [[Fenerbahçe (futbol takımı)|Fenerbahçe]] tarihinde [[Türkiye Kupası]]'nda en çok gol atan oyuncu olmayı başarmıştır. (20 gollegol).Semih 10 Şubat 2013 tarihinde oynanan [[Mersin İdman Yurdu]] karşılaşması ile [[Süper Lig]] kariyerindeki 200. maçına çıktı. Manisa maçında sakat olduğunu ve oynamayacağını söylediği için Aykut Kocaman'ın gözünden düştü.<ref name=":0">http://www.sabah.com.tr/Spor/Futbol/2014/01/20/arda-fenere-gelmez</ref> Fenerbahçe yönetimi ile arası açılan ve Fenerbahçe'den ayrılan Alex'i havaalanında uğurlamaya gitti. Bu davranışı Semih'in Fenerbahçe kariyerindeki sonunu başlattı.<ref name=":0" /> 2013-14 yaz transfer döneminde birçok kulübün istemesine rağmen kulübünün yüksek bonservis bedeli talep etmesi nedeniyle kulübünde kaldı ancak o sezon ilk yarıda şans verilmedi ve [[Fenerbahçe A2]] takımına gönderildi.
Manisa maçında sakat olduğunu ve oynamayacağını söylediği için Aykut Kocaman'ın gözünden düştü.<ref name=":0">http://www.sabah.com.tr/Spor/Futbol/2014/01/20/arda-fenere-gelmez</ref> Fenerbahçe yönetimi ile arası açılan ve Fenerbahçe'den ayrılan Alex'i havaalanında uğurlamaya gitti. Bu davranışı Semih'in Fenerbahçe kariyerindeki sonunu başlattı.<ref name=":0" />
2013-14 yaz transfer döneminde birçok kulübün istemesine rağmen kulübünün yüksek bonservis bedeli talep etmesi nedeniyle kulübünde kaldı ancak o sezon ilk yarıda şans verilmedi ve [[Fenerbahçe A2]] takımına gönderildi.
=== Antalyaspor (2014-2016) ===
29 Aralık 2013 tarihinde, [[Süper Lig]] ekiplerinden [[Antalyaspor (futbol takımı)|MP Antalyaspor]]'a transfer oldu. Semih Şentürk, [[Antalyaspor (futbol takımı)|MP Antalyaspor]] ile 1,5 yıllık sözleşme imzaladı. İlk kez 23 Ocak 2014'te Antalyaspor formasını Türkiye Kupası maçında Tokatspor karşısında giydi ve bu maç 90 dakika oynadı ayrıca 1 asist yaptı. Şentürk [[Süper Lig]]'de ise ilk maçına 26 Ocak 2014'te oyuna sonradan girerek çıktı ve ilk maçında ilk golünü [[Kayseri Erciyesspor]] ağlarına yolladı. Maçı 3-1 takımı kazandı.
