Performant avec les espoirs, Stephen Keshi, le sélectionneur des séniors maliens, intègre donc le jeune joueur dans sa liste en vue du match prévu le 11 octobre contre le Soudan. Comptant pour les , cette rencontre n'a aucune conséquence sur le classement final, le Mali étant déjà éliminé. Sow assiste depuis les tribunes à la victoire des siens un but à zéro. Titulaire à Lens, il figure sur les petits papiers du sélectionneur pour la Coupe d'Afrique des nations de 2010, mais n'est finalement pas sélectionné et l'inconnu Lassana Fané lui est préféré. Le 20 décembre, la situation se retourne une nouvelle fois, l'ancien lensois Sidi Keita s'étant blessé et Sow étant finalement du voyage en Angola. Lors du tournoi préparatoire disputé à Doha, Samba Sow dispute son premier match avec les "Aigles" contre la Corée du Nord, le 27 décembre, et est titularisé au milieu de terrain. Ce match se termine finalement sur une défaite par un but à zéro. Quelques jours plus tard, Sow refait son apparition avec le Mali contre le Qatar. Troisièmes de ce tournoi, les Maliens rejoignent ensuite Dubaï afin de préparer un dernier match amical, face à l'Égypte. Défait un but à zéro, Sow reste sur le banc durant toute la rencontre. Pour le premier match de la CAN, Sow n'est pas utilisé, et voit du banc l'incroyable retour des siens, menés quatre buts à zéro à un quart d'heure du terme de cette rencontre. Contre l'Algérie, il n'est pas couché sur la feuille de match. Lors du dernier match de poules, contre le Malawi, il remplace à la mi-temps le défenseur Abdoulaye Maïga, blessé. Très discret, il ne peut rien faire pour qualifier le Mali, dépendant de l'autre match à Luanda. Malgré la victoire des siens trois buts à un, Sow est contraint de rentrer dans le Pas-de-Calais plus tôt que prévu, le jour du match contre Montpellier, qu'il n'est cependant pas en mesure de disputer.