Sachverhalt:
A. X._ wird vorgeworfen, in der Zeit von August 2006 bis am 19. Februar 2007 (Tag der Verhaftung) mit einer Bruttomenge Kokain von mindestens 243 Gramm gehandelt zu haben. Der Mindestreinheitsgrad des Kokains betrug 41%.
B. Das Obergericht des Kantons Aargau sprach X._ am 20. August 2009 zweitinstanzlich wegen qualifizierter Widerhandlung gegen das Betäubungsmittelgesetz im Sinne von Art. 19 Ziff. 1 Abs. 4 und 5 i.V.m. Ziff. 2 lit. a BetmG schuldig und verurteilte ihn zu einer Freiheitsstrafe von drei Jahren, teilbedingt vollziehbar bei einer Probezeit von drei Jahren und unter Anrechnung der ausgestandenen Untersuchungshaft von 144 Tagen. Den zu vollziehenden Teil der Freiheitsstrafe legte das Obergericht auf 1 1⁄2 Jahre fest.
C. Dagegen wendet sich X._ mit Beschwerde in Strafsachen an das Bundesgericht. Er beantragt, das angefochtene Urteil sei teilweise aufzuheben und er zu einer Freiheitsstrafe von zwei Jahren unter Gewährung des bedingten Strafvollzugs zu verurteilen. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. X._ ersucht ferner um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.
D. Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.

Erwägungen:
1. Die Beschwerde richtet sich gegen die Strafzumessung, welche die Vorinstanz in Anwendung von <ref-law> zutreffend nach neuem Recht im Sinne des milderen vornimmt, weil alleine danach im konkreten Fall bei einer Freiheitsstrafe von mehr als 18 Monaten bis zu drei Jahren ein bedingter beziehungsweise teilbedingter Strafvollzug überhaupt möglich ist.
2. Gemäss <ref-law> misst das Gericht die Strafe nach dem Verschulden des Täters zu. Es berücksichtigt das Vorleben, die persönlichen Verhältnisse sowie die Wirkung der Strafe auf das Leben des Täters. Die Bewertung des Verschuldens wird in <ref-law> dahingehend präzisiert, dass dieses u.a. nach der Verwerflichkeit des Handelns, den Beweggründen und Zielen des Täters bestimmt wird. Es liegt im Ermessen des Sachgerichts, in welchem Um-fang es die verschiedenen Strafzumessungsfaktoren berücksichtigt. Das Bundesgericht greift auf Beschwerde hin nur in die Strafzumessung ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgegangen ist oder wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht gelassen bzw. in Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat (<ref-ruling> E. 2.1; <ref-ruling> E. 6.1)
2.1 Der vorinstanzliche Schuldspruch blieb unangefochten. Es liegt demnach ein schwerer Fall im Sinne von <ref-law> vor. Der Strafrahmen hierfür reicht von einem bis 20 Jahre Freiheitsstrafe, womit eine Geldstrafe verbunden werden kann. Innerhalb dieses Strafrahmens nimmt die Vorinstanz die Strafzumessung nach <ref-law> vor. Hinsichtlich der Tat- und Täterkomponenten verweist sie auf die Erwägungen im erstinstanzlichen Urteil und bringt im angefochtenen Entscheid Ergänzungen und Präzisierungen an. Die Vorinstanz wertet das Ausmass des verschuldeten Erfolgs als erheblich. Sie legt dabei in die Waagschale, dass der Beschwerdeführer innert einer sehr kurzen Zeit eine erhebliche Menge Kokain umsetzte und nicht mehr auf unterster Stufe in der Drogenhierarchie handelte. Auch das subjektive Verschulden wiegt ihrer Ansicht nach schwer, da der selber nicht drogenabhängige Beschwerdeführer nur um des Geldes willen deliktisch tätig wurde, ohne sich wirklich in einer finanziellen Notlage zu befinden. Zu seinen Lasten gewichtet die Vorinstanz die beiden - nicht einschlägigen - Vorstrafen (rechtswidrige Einreise, Fälschung und Missbrauch von Ausweisen) und den Umstand, dass er noch während der laufenden Probezeit erneut delinquierte. Zu seinen Gunsten berücksichtigt sie sein Vorleben (anderer Kulturkreis, Verlassen des Heimatlands unter schweren Umständen) und seine nunmehr stabilen bzw. unauffälligen persönlichen Verhältnisse (Festanstellung seit dem 5. Mai 2008). Seine Strafempfindlichkeit erachtet sie als durchschnittlich (angefochtener Entscheid, S. 14 ff:, erstinstanzlicher Entscheid, S. 16 ff.).
2.2 Die Ausführungen im angefochtenen Entscheid halten sich im Rahmen von <ref-law> und sind entgegen der Auffassung in der Beschwerde nicht zu beanstanden. Aufgrund der aufgeführten Kriterien durfte die Vorinstanz ohne Bundesrechtsverletzung das Verschulden des Beschwerdeführers objektiv und subjektiv als erheblich bzw. massiv einstufen. Eine bundesrechtswidrige Wertung der gehandelten Betäubungsmittelmenge, welche den Grenzwert zum schweren Fall um ein Mehrfaches übersteigt und angesichts des nur kurzen Deliktszeitraums von rund sechs Monaten ohne weiteres als beträchtlich bezeichnet werden darf, ist nicht ersichtlich. Ebenso wenig ist die vorinstanzliche Würdigung zur Tatmotivation des Beschwerdeführers zu beanstanden. So delinquierte dieser aus rein finanziellen Interessen ohne eigene Abhängigkeit und ohne eigentliche finanzielle Notlage, zumal die im fraglichen Zeitpunkt bezogenen Arbeitslosentaggelder und die Unterstützung über die Sozialfürsorge zur Bestreitung des Lebensunterhalts unbestrittenermassen ausreichten. Insoweit vermag der Beschwerdeführer aus den Vorbringen, er habe sich nur wegen fehlender anderweitiger Verdienstmöglichkeiten ins Drogengeschäft eingelassen bzw. sei dazu "mehr oder weniger" gedrängt worden, nichts für sich ableiten. Schliesslich ist auch nicht zu beanstanden, wie die Vorinstanz das Nachtatverhalten, die persönlichen Verhältnisse und die Strafempfindlichkeit des Beschwerdeführers würdigt. So gewichtet sie entgegen seiner Behauptung ausdrücklich nicht straferhöhend, sondern neutral, dass er sich während des Verfahrens weder geständig noch kooperativ zeigte. Zu seinen Gunsten berücksichtigt sie, dass er seit längerer Zeit über eine feste Anstellung verfügt. Sie verneint jedoch eine erhöhte Strafempfindlichkeit, was Bundesrecht nicht verletzt. Denn jeder Strafvollzug hat für den verurteilten Täter und seine Angehörigen Konsequenzen, welche als unmittelbare gesetzmässige Folge der Sanktion hinzunehmen sind, sofern nicht aussergewöhnliche Umstände vorliegen. Solche sind im vorliegenden Fall weder in beruflicher noch familiärer Hinsicht ersichtlich. Der Beschwerdeführer beruft sich vielmehr auf Einschränkungen, die ein Freiheitsentzug stets mit sich bringt.
2.3 Die Freiheitsstrafe von drei Jahren ist - auch wenn es sich um eine empfindliche Sanktion handelt - nicht übertrieben hart. Von einer zu starken Gewichtung einzelner Faktoren, insbesondere des konkreten Taterfolgs und der Drogenmenge, kann nicht gesprochen werden. Bereits für den Handel mit 18 Gramm Kokain liegt die Mindeststrafe bei 12 Monaten Freiheitsstrafe. Der Beschwerdeführer hat nach den Feststellungen im angefochtenen Entscheid rund 100 Gramm reines Kokain innert sehr kurzer Zeit umgesetzt. Diese Menge übersteigt den Grenzwert zum schweren Fall massgeblich (mehr als das Fünffache). Angesichts des weiten Strafrahmens, der objektiven und subjektiven Tatschwere und der weiteren im angefochtenen Entscheid berücksichtigten Zumessungsmerkmale liegt die ausgefällte Strafe innerhalb des weiten sachrichterlichen Ermessens. Ein bedingter Strafvollzug im Sinne von <ref-law> fällt bei diesem Strafmass ausser Betracht.
3. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>). Dessen Rechtsbegehren erschienen von vornherein aussichtslos, weshalb sein Ersuchen um unentgeltliche Rechtspflege abzuweisen ist. Seiner finanziellen Lage ist mit herabgesetzten Gerichtskosten Rechnung zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 800.-- werden dem Beschwerdeführer auf-erlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Aargau, Strafgericht, 1. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 17. Dezember 2009
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Arquint Hill