Faits: A. Les époux A._ se sont mariés à Annemasse le 12 juillet 2003. Un enfant, B._, né le 9 juin 2007, est issu de cette union. A._ est également le père de C._, né le 17 septembre 2007, issu de sa relation adultérine avec D._. B. B.a Le 24 décembre 2008, l'épouse a formé une requête de mesures protectrices de l'union conjugale doublée d'une requête de mesures préprovisoires. En date du 2 février 2009, le Vice-Président du Tribunal de première instance du canton de Genève a pris acte, sur mesures préprovisoires, de l'accord intervenu à ce titre entre les parties. Par jugement de mesures protectrices du l'union conjugale du 13 avril 2010, ledit Tribunal a notamment autorisé les conjoints à vivre séparés, attribué à l'épouse la jouissance exclusive du domicile conjugal ainsi que la garde de l'enfant, réservant un droit de visite en faveur du père, et condamné ce dernier à contribuer à l'entretien de la famille par le versement d'une somme mensuelle de 2'700 fr., allocations familiales non comprises, en sus du loyer mensuel de 710 fr. de l'appartement de X._, domicile conjugal. B.b Statuant sur appel de l'épouse par arrêt du 18 février 2011, la Cour de justice du canton de Genève a partiellement réformé ce jugement en ce sens qu'elle a condamné A._ à verser à son épouse, à titre de contribution à l'entretien de la famille, pour la période du 1er janvier 2009 au 31 janvier 2011, un solde de 87'200 fr. et, dès le 1er février 2011, un montant mensuel de 6'800 fr, allocations familiales non comprises, en sus du loyer mensuel de 710 fr. de l'appartement de X._. C. Le 25 mars 2010, A._ exerce un recours en matière civile contre cet arrêt auprès du Tribunal fédéral, concluant à ce qu'il soit condamné à contribuer à l'entretien de sa famille par le versement d'une somme mensuelles de 2'700 fr., allocations familiales non comprises, en sus du loyer de l'appartement de X._. Subsidiairement, il demande le renvoi de la cause pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Il se plaint d'arbitraire dans l'établissement des faits et l'appréciation des preuves, ainsi que dans l'application du droit fédéral. Suite à la détermination de l'intimée, qui a conclu au rejet de la requête d'effet suspensif et a requis l'assistance judiciaire gratuite, la Présidente de la Cour de céans a attribué l'effet suspensif au recours par ordonnance du 18 avril 2011 en ce qui concerne les aliments encore dus pour la période du 1er janvier 2009 au 31 janvier 2011. Aucune observation n'a été requise sur le fond.