Sachverhalt: A. Das Bezirksgericht Hinwil sprach X._ am 2. Dezember 2009 der sexuellen Handlung mit einem Kind im Sinne von Art. 187 Ziff. 1 Abs. 1 StGB schuldig. Es widerrief den ihm mit Urteil des Bezirksgerichts Zürich vom 21. April 2005 gewährten bedingten Vollzug einer Gefängnisstrafe von 30 Tagen und verurteilte ihn unter Einbezug der widerrufenen Strafe zu einer Geldstrafe von 120 Tagessätzen zu Fr. 80.-- als Gesamtstrafe, davon 70 Tagessätze bedingt. Zudem verpflichtete es X._, A._ eine Genugtuung von Fr. 800.-- zuzüglich Zins seit dem 26. November 2006 zu bezahlen. Auf Berufung von X._ hin bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich am 18. November 2010 den erstinstanzlichen Schuldspruch der sexuellen Handlung mit einem Kind und den Widerruf der am 21. April 2005 bedingt ausgesprochenen Gefängnisstrafe von 30 Tagessätzen. Es verurteilte ihn zu einer Gesamtgeldstrafe von 75 Tagessätzen zu Fr. 120.--, davon 45 Tagessätze bedingt. Die Genugtuungsforderung von A._ bestätigte es ebenfalls. X._ soll im November/Dezember 2006, vermutlich am 26. November 2006, am Penis von A._ (geboren am 1. Juni 1999) die Vorhaut ein- oder zweimal nach hinten und wieder nach vorne gezogen und diesen gefragt haben, ob er dies bei ihm auch machen wolle, was A._ verneint habe. B. X._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, das Urteil des Obergerichts vom 18. November 2010 aufzuheben und ihn von Schuld und Strafe freizusprechen, unter Kosten- und Entschädigungsfolge zulasten des Staates. Eventualiter sei die Sache an die Vorinstanz zur neuen Beurteilung zurückzuweisen. Er ersucht sinngemäss um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung und stellt ein Gesuch um aufschiebende Wirkung.