Sachverhalt: A. Das Obergericht des Kantons Zürich sprach in Bestätigung des erstinstanzlichen Entscheids X._ mit Urteil vom 30. April 2010 der versuchten Freiheitsberaubung und Entführung schuldig. Es stellte überdies die Rechtskraft der erstinstanzlichen Schuldsprüche (betreffend Vergewaltigung, Freiheitsberaubung und Entführung sowie Pornografie), des erstinstanzlichen Freispruchs (betreffend sexuelle Handlungen mit Kindern) und der Anordnung einer ambulanten Massnahme ohne Strafaufschub fest. Es verurteilte ihn unter Anrechnung der Untersuchungs- und Sicherheitshaft sowie des vorzeitigen Strafvollzugs von 743 Tagen zu einer Freiheitsstrafe von viereinhalb Jahren (der erstinstanzliche Entscheid lautete auf eine Freiheitsstrafe von sechseinhalb Jahren). B. Gegen dieses Urteil erhebt X._ Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 30. April 2010 sei aufzuheben, und er sei vom Vorwurf der versuchten Freiheitsberaubung im Sinne von Art. 183 Ziff. 1 Abs. 1 i.V.m. Art. 22 Abs. 1 StGB freizusprechen. Die ausgesprochene Strafe sei angemessen, jedoch mindestens um ein Jahr zu reduzieren. Eventualiter sei die Sache zu neuer Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. C. Die Vorinstanz sowie die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich verzichten auf eine Vernehmlassung.