२००८ में ऑस्ट्रेलिया में इमर्जिंग प्लेयर्स टूर्नामेंट में एक सौ के बाद कोहली २००८ में श्रीलंका की भारत के दौरे के लिए वनडे टीम में चुना गया था। सचिन तेंडुलकर और वीरेंद्र सहवाग दोनों चोटिल हो गए थे जब कोहली२००८ में आइडिया कप में श्रीलंका के खिलाफ एक दिवसीय अंतरराष्ट्रीय मैचों में अपनी शुरुआत की।
अपने पहले मैच में उन्होंने १२ रन बनाए। उन्होंने चौथे मैच में अपना पहला अर्धशतक, ५४ का स्कोर बनाया और भारत को सीरीज जीतने में मदद की। यह श्रीलंका में श्रीलंका के खिलाफ भारत की पहली वनडे सीरीज जीत थी।
युवराज सिंह के चोटिल हो जाने के बाद कोहली, २००९ आईसीसी चैंपियंस ट्रॉफी में खेले, और 2009 के मध्य के बाद से रिजर्व वनडे बल्लेबाज के तौर पर लिया गया। युवराज सिंह ने ऑस्ट्रेलिया के खिलाफ घरेलू सीरीज के लिए फिटनेस वापस पा ली, तो कोहली शृंखला में कुछ मैचों में ही खेल पाए। चोटिल युवराज की गैर मौजूदगी में श्रीलंका ने भारत का दौरा किया था जब दिसम्बर २००९ में विराट को ४ वनडे में खेलने का मौका मिला। उन्होंने अपना पहल वनडे शतक जमाया और भारत को सीरीज ३-१ से जीताने में तीसरे विकेट के लिए २२४ रन की साझेदारी गौतम गंभीर के साथ की। सीनियर बल्लेबाज सचिन तेंदुलकर ने जनवरी २०१० में बांग्लादेश में त्रिकोणीय राष्ट्र टूर्नामेंट के लिए विश्राम लिया था। अतः भारत के पांच मैचों में से प्रत्येक में खेलने के लिए कोहली को मौका मिला। 
कोहली को जून २०१० में जिम्बाब्वे में श्रीलंका और जिम्बाब्वे के खिलाफ त्रिकोणीय सीरीज के लिए एकदिवसीय टीम का उप कप्तान बनाया गया जब अन्य सभी पहली पसंद खिलाड़ियों ने टूर्नामेंट में हिस्सा नहीं लिया। इसी शृंखला में वो एकदिवसीय क्रिकेट में सबसे तेज 1000 रन बनाने वाले भारतीय बन गए। उन्होंने ४७.३८ की औसत से २५ मैचों में ९९५ रन बनाए उसमें ३ शतक शामिल थे, २०१० में भारत के लिए सबसे ज्यादा रन बनाने वाले बल्लेबाज़ बने। 
कोहली को जून २०१० में जिम्बाब्वे के खिलाफ T20 शृंखला के लिए भारतीय टीम में शामिल किया गया था।

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