Faits: A. A.a L._ a travaillé à plein temps en qualité de secrétaire 2 au service de X._ jusqu'au 24 novembre 2003, date à laquelle elle a été victime d'un accident de la circulation routière ayant entraîné un traumatisme crânien avec perte de connaissance. Après que l'intéressée eut présenté une demande de prestations de l'assurance-invalidité (le 2 mai 2006), l'Office cantonal de l'assurance-invalidité de Genève (ci-après: l'OCAI) a octroyé à l'assurée un quart de rente d'invalidité (taux d'incapacité de gain de 40 % se confondant avec l'incapacité de travail) par décision du 24 avril 2007. Celle-ci se fondait sur une expertise pluridisciplinaire du Centre d'expertise médicale (CEMed) du 17 janvier 2006. Selon cette expertise, les diagnostics retenus étaient les suivants: - status après polytraumatisme ayant entraîné: un traumatisme crânien cérébral (TCC) avec commotion et contusion hémorragique frontale droite une fracture du rocher et de l'écaille temporales gauches une anosmie une cupulolithiase gauche une atteinte de l'articulation temporo-mandibulaire (ATM) gauche - syndrome post-commotionnel et post-contusionnel modéré persistant (malgré la normalité du bilan otoneurovestibulaire détaillé) - dysthymie. Ces atteintes justifiaient une incapacité de travail de 40 % dans l'activité exercée jusque-là et dans toute autre activité pour une période de cinq ans à partir de l'accident. A.b Le 4 septembre 2007, L._ a sollicité la reconsidération de son taux d'invalidité. A l'appui de sa demande, elle a produit un rapport du docteur O._ (spécialiste FMH en médecine interne et médecin traitant de l'assurée), du 1er octobre 2007, dont il ressort que la capacité de travail de l'assurée était désormais limitée à 40 % depuis le mois de septembre 2007. Par projet de décision du 13 novembre 2007, confirmé par décision du 18 décembre 2007, l'OCAI a formellement refusé d'entrer en matière sur le demande de révision de l'assurée. B. B.a L'assurée a déféré cette décision au Tribunal cantonal des assurances sociales du canton de Genève en concluant à l'octroi d'un trois-quarts de rente dès le 1er septembre 2007. Elle se fondait sur l'avis de son médecin traitant ainsi que sur un rapport d'expertise du docteur G._ (spécialiste FMH en neurochirurgie), du 14 janvier 2008. Ce dernier avait retenu une capacité résiduelle de travail de 50 %, avec un rendement de 80 %. Se fondant sur un avis de son Service médial régional (SMR) du 17 mars 2008, l'OCAI a conclu à l'absence d'aggravation de l'état de santé de l'assurée et par conséquent au rejet de son recours. Dans sa réplique, l'assurée a réitéré ses conclusions en se référant à un complément d'expertise du docteur G._, du 22 mai 2008. Après avoir soumis ce nouveau rapport au SMR, lequel a confirmé ses constatations précédentes - au demeurant corroborées par les conclusions d'une expertise du CEMed (du 19 mars 2008) mise en oeuvre par l'assureur-accident et portée à la connaissance de l'assurance-invalidité le 18 avril 2008 -, l'OCAI a maintenu sa position. B.b Au cours de l'instruction, la juridiction cantonale a ordonné la comparution personnelle des parties, laquelle s'est tenue le 6 novembre 2008. A cette occasion, l'assurée a indiqué ce qui suit: «S'agissant de mon état de santé, je précise que celui-ci n'a pas changé depuis la décision de l'OCAI du 24 avril 2007, respectivement l'expertise du 17 janvier 2006.». Quant à son mandataire, il a précisé: «Actuellement et depuis le mois de septembre 2008, ma mandante est en arrêt de travail complet. Elle a toujours souhaité maintenir une activité professionnelle à 60 %, mais au fil des mois, elle a dû constater avec son médecin traitant que cela n'était pas possible. Nous aurions pu demander la reconsidération de la décision de l'OCAI du 24 avril 2007 mais avons privilégié une demande de révision pour se concentrer sur les droits futurs. En réalité, d'un point de vue médical, ma mandante a une recrudescence de migraines liées à de la tension professionnelle. Ma mandante subit un effondrement complet y compris s'agissant de sa vie privée car elle ne pouvait plus assumer sa vie familiale et sociale en dehors de son activité professionnelle lorsqu'elle travaille à 60 %. Ma mandante ne prétend pas à une invalidité complète mais ne peut continuer ainsi sans mettre en péril sa situation par exemple familiale.». La juridiction cantonale a également entendu le docteur G._ en qualité de témoin. Il a précisé ce qui suit: «Je confirme mon expertise du 14 janvier 2008. La capacité de travail de 60 % définie précédemment l'avait été de manière empirique. L._ avait espéré que sa capacité de travail s'améliorerait, ce qui n'a pas été le cas. Il s'en est suivi une situation d'épuisement. (...) Je précise avoir effectué un examen clinique de L._ en vue de l'établissement de mon rapport du 14 janvier 2008. A ce moment, je n'ai plus objectivé une péjoration de la situation de santé de L._, sa situation s'étant même légèrement améliorée depuis l'époque de l'accident. (...)». L'assurée a encore produit un second complément d'expertise du docteur G._, du 30 mai 2008 ainsi qu'un rapport d'expertise psychiatrique de la doctoresse A._ (spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie), du 16 décembre 2008, laquelle a fait état d'une capacité de travail résiduelle de 40 % en raison d'une aggravation survenue dans le courant de l'année 2007. Pour sa part, l'OCAI a déposé deux rapports du SMR, des 10 février et 9 mars 2009. Par jugement du 30 avril 2009, le tribunal cantonal a rejeté le recours de l'assurée. C. L._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont elle demande l'annulation. Sous suite de frais et dépens, elle conclut à l'octroi d'un trois-quarts de rente d'invalidité, fondé sur un taux d'incapacité de travail et de gain de 60 %, dès le 1er septembre 2007. A titre subsidiaire, elle demande le renvoi de la cause à la juridiction cantonale pour nouvelle décision au sens des considérants. L'OCAI conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer.