Faits: A. M._, né le 20 janvier 1948, est employé depuis le 6 janvier 2003 en qualité de peintre au service de l'entreprise X._. A ce titre, il est assuré obligatoirement contre le risque d'accident auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA). Le 25 juillet 2006, victime d'un accident de la circulation, l'assuré a subi une fracture ouverte stade III selon Gustillo ainsi qu'une transverse du tibia-péroné de la jambe gauche. Il a subi trois interventions chirurgicales. Dans un rapport du 4 juin 2007, le docteur G._, médecin-traitant, a préconisé la reprise progressive du travail, avec certaines limitations (port de charges maximal de quelques kilos, exclusion de la marche sur des échelles ainsi que sur des échafaudages). Le 31 janvier 2008, le docteur G._ a précisé que la capacité de travail actuelle était de 50 % et qu'il s'agissait vraisemblablement du maximum exigible chez ce patient. M._ a reçu une lettre de congé de son employeur avec effet au 31 janvier 2008. Il n'a finalement pas été licencié et a poursuivi son activité de peintre à 50 % auprès de l'entreprise X._. Dans un rapport du 27 mars 2008, le docteur S._, spécialiste en chirurgie et médecin d'arrondissement de la CNA, a constaté que l'état de l'assuré était stabilisé et que la capacité de travail actuelle était de 50 % du temps avec un rendement à 100 % comme peintre en bâtiment. Il a exprimé l'avis que l'exigibilité était complète dans une activité adaptée. Dans un rapport séparé du même jour, le docteur S._ a fixé le taux de l'atteinte à l'intégrité à 10 %. Par décision du 14 janvier 2009, confirmée sur opposition le 30 mars 2009, la CNA a octroyé à M._, dès le 1er décembre 2008, une rente d'invalidité d'un taux de 19 % ainsi qu'une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 10 % (10'680 fr.). B. Le 13 mai 2009, M._ a interjeté recours contre la décision sur opposition de la CNA devant le Tribunal cantonal valaisan, Cour des assurances sociales, en concluant à l'octroi d'une rente d'invalidité de 50 % et d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 20 %. Le 8 septembre 2009, la CNA a acquiescé partiellement au recours en proposant d'augmenter le taux d'invalidité à 29 %, compte tenu d'un revenu sans invalidité plus élevé que celui retenu précédemment. Statuant le 16 mars 2010, la juridiction cantonale a admis partiellement le recours, annulé la décision sur opposition du 30 mars 2009 ainsi que la décision de la CNA du 14 janvier 2009 en tant qu'elles portaient sur le taux d'incapacité de gain retenu. Elle a condamné la CNA à verser à l'assuré une rente d'invalidité de 52 %, dès le 1er décembre 2008, ainsi que 1'500 fr. à titre de dépens. C. La CNA interjette un recours en matière de droit public contre le jugement du 16 mars 2010 dont elle demande l'annulation en concluant à ce que la rente de l'assuré soit calculée sur la base d'un taux d'invalidité de 29 %. M._ conclut au rejet du recours, sous suite de frais et dépens. Quant à l'Office fédéral de la santé publique, il a renoncé à se déterminer.