Faits: A. B._ travaillait comme ouvrier de fonderie au service de l'entreprise X._ SA. A ce titre, il était assuré contre le risque d'accidents auprès de la Caisse nationale suisse en cas d'accidents (CNA). Le 28 janvier 2005, B._ a été victime d'un accident professionnel. Alors qu'il se tenait au-dessous d'une poche de fonte liquide à 1'200 degrés, une petite quantité du métal en fusion a coulé sur sa main et sa jambe gauches jusque dans sa botte, ce qui lui a occasionné des brûlures du 2ème degré à la main et sous la plante du pied gauche et du 3ème degré sur le dos du pied gauche. B._ a été hospitalisé jusqu'au 28 février 2005 à l'Hôpital Y._ et à l'Hôpital Z._ où il a subi des greffes de peau. La CNA a pris le cas en charge. Les lésions de la peau ayant évolué favorablement, l'assuré a pu reprendre le travail à 50 % le 24 mai 2005 dans un autre département de l'entreprise. Il s'est toutefois plaint de douleurs et de gonflement au pied gauche ainsi que de l'apparition de troubles dorsaux liés à une décharge d'épargne sur le pied droit (cf. rapport du 30 novembre 2005 du docteur C._, médecin d'arrondissement de la CNA). Du 7 mars au 11 avril 2006, B._ a séjourné à la Clinique W._. Les médecins de cet établissement n'ont pas observé de déficit sensivo-moteur sur les grands axes neurologiques ni de problème vasculaire pouvant expliquer la diminution de la force de flexion et d'extension de la cheville ni les douleurs au pied gauche. Au plan psychique, un trouble de l'adaptation avec humeur dépressive [F.43.2] a été retenu (rapport du 13 avril 2006). A partir du mois de mars 2007, l'assuré a été suivi par les docteurs R._ et U._ de la consultation de la douleur du département d'anesthésie de l'Hôpital Z._ (ci-après : consultation de la douleur). Le 3 octobre 2007, le docteur M._, de la division de médecine des assurances de la CNA, a procédé à un examen médical final au terme duquel il a conclu que l'activité actuelle exercée à 50 % par l'assuré était contre-indiquée dès lors que celui-ci travaillait debout et que la capacité de travail pourrait être entière dans une activité adaptée aux séquelles fonctionnelles de l'accident; cette exigibilité lui semblait néanmoins compromise en raison de troubles psychogènes. Ce médecin estimait à 20 % l'atteinte à l'intégrité. Dans un rapport daté du 26 mai 2008, les docteurs U._ et E._ de la consultation de la douleur ont posé le diagnostic d'un syndrome douloureux complexe neuropathique («Komplexes neuropathisches Schmerzsyndrom Fuss links») et ont fait le constat de l'échec des traitements médicamenteux entrepris sur l'état douloureux de leur patient. Il était mis un terme au suivi médical, B._ étant renvoyé à son médecin de famille, le docteur A._. Par décision du 24 juillet 2008, la CNA a alloué à B._ une rente LAA fondée sur un degré d'invalidité de 13 % dès le 1er août 2008, ainsi qu'une indemnité pour atteinte à l'intégrité d'un taux de 20 %. L'assuré a formé opposition contre cette décision. Après avoir requis l'avis du docteur T._, neurologue et psychiatre de sa division de médecine, qui a écarté l'éventualité d'une atteinte neurologique ou d'un syndrome douloureux neuropathique en relation avec l'accident (appréciation du 15 juin 2009), la CNA a rejeté l'opposition dans une nouvelle décision du 25 septembre 2009. Entre-temps, l'Office de l'assurance-invalidité du canton du Jura a refusé la demande de rente d'invalidité présentée par B._ compte tenu d'un degré d'invalidité fixé à 14 % (décision du 11 juillet 2008). B. L'assuré a recouru contre la décision sur opposition de la CNA devant la Chambre des assurances du Tribunal cantonal jurassien, qui a rejeté le recours (jugement du 11 mars 2010). C. B._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il requiert l'annulation. Il conclut, sous suite de frais et dépens, à l'octroi, par la CNA, de prestations d'assurance LAA fondées sur la reconnaissance d'une capacité de travail résiduelle de 50 %; à titre subsidiaire, à la mise en oeuvre d'une expertise médicale pluridisciplinaire. La CNA conclut au rejet du recours. L'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer.