Faits: A. A.X._ a forcé ses filles B.X._, née le 14 juillet 1980 et C.X._, née le 6 mars 1982, à se coucher nues et leur a prodigué des massages à l'occasion desquels il a caressé leurs parties génitales et leurs seins. Il a rejoint, régulièrement et à tour de rôle, B.X._ et C.X._ dans leur lit et leur a prodigué des caresses intimes. Il a frotté son sexe contre leur corps. Il les a forcées à prendre leur douche nues en sa présence et a touché et léché leurs parties génitales et le reste du corps de B.X._. Alors que cette dernière avait été victime d'un viol en juillet 1995, il l'a rejointe dans son lit, a frotté son sexe contre elle et a caressé avec insistance son sexe et sa poitrine. De même, et alors que B.X._ préparait les repas, il a frotté contre elle son sexe en érection, lui a caressé le sexe et a introduit ses doigts dans son vagin. B. Par arrêt du 3 juin 2009, la Cour correctionnelle sans jury du canton de Genève a condamné A.X._, pour contraintes sexuelles et actes d'ordre sexuel avec des enfants, à trois ans et demi de peine privative de liberté. Par arrêt du 16 octobre 2009, la Cour de cassation genevoise a rejeté le recours de A.X._. C. Ce dernier dépose un recours en matière pénale au Tribunal fédéral. Invoquant l'arbitraire et une violation de la présomption d'innocence, il conclut à l'annulation de l'arrêt entrepris et au renvoi de l'affaire aux autorités cantonales pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Il requiert également l'assistance judiciaire.