Treinado no ASPIRE Dome, Barshim conseguiu seus primeiros sucessos nacionais em 2010. Ele conseguiu quebrar o recorde nacional indoor em Gotemburgo, no começo de fevereiro, com um salto de 2,25 metros, e então ganhou a medalha de ouro no Campeonato Asiático de Atletismo Indoor de 2011, com uma marca de 2,20 m. Ele foi selecionado para representar o Qatar no Campeonato Mundial de Atletismo em Pista Coberta de 2010 em Doha e sua performance de 2,23 metros o deixou em décimo quarto lugar nas qualificatórias. Estes feitos tornaram-no no primeiro graduado da ASPIRE Dome a participar de uma competição em nível mundial e a ser o detentor de um recorde nacional em um esporte olímpico.

Barshim ganhou o Campeonato Árabe de Atletismo para juniores em Cairo em Maio, alcançado um recorde pessoal em pista aberta de 2,23 m, e então assegurar o título continental júnior no Campeonato Asiático de Atletismo Júnior de 2010. A sua marca nesse campeonato (2,31 metros) foi um recorde nacional e o melhor índice da temporada para júniores - também foi o melhor salto feito por um júnior desde o salto de 2,32 metros de Huang Haiqiang, em 2006. Pouco depois, ele ganhou o Campeonato Mundial Júnior de Atletismo de 2010 em Moncton, com uma altura de 2,30 m.