Faits: A. Le 2 janvier 2002, A.X._, ressortissante équatorienne née en 1977, a été interpellée à Pully, alors qu'elle séjournait en Suisse sans autorisation. Le 23 janvier 2002, elle a fait l'objet d'une mesure d'interdiction d'entrée en Suisse, valable jusqu'au 22 janvier 2005. Le 4 février 2002, un prononcé préfectoral a été rendu à son encontre. Le 1er août 2006, A.X._ a annoncé son retour en Suisse. Le 10 août 2006, elle a épousé, à Cully, B.X._, ressortissant portugais titulaire d'un permis d'établissement. Elle a été mise au bénéfice d'une autorisation de séjour au titre du regroupement familial. Le 3 mars 2007, A.X._ s'est rendue au Centre des urgences du CHUV, à la suite de violences conjugales. A trois reprises, elle a en outre consulté le Centre LAVI. Le 19 juillet 2008, A.X._ a quitté le domicile conjugal et a été hébergée par une amie. Le 25 juillet 2008, l'avocat de la prénommée a proposé à B.X._ les conditions d'une séparation à l'amiable. Le 11 janvier 2009, les services de la Ville de Lausanne ont enregistré le départ de A.X._ du domicile conjugal. Le 21 janvier 2009, la police de Lausanne est intervenue en ce dernier lieu lors d'une dispute opposant les époux au sujet des termes de leur séparation. Ceux-ci ont été entendus le 2 octobre 2009 par le Service cantonal de la population du canton de Vaud. A cette occasion, B.X._ a déclaré que son épouse et lui ne vivaient plus ensemble depuis le mois de juillet 2008. Selon les dires de A.X._, la séparation remontait au mois de janvier 2009. Le 17 juillet 2009, le Président du Tribunal civil de l'arrondissement de Lausanne a prononcé des mesures protectrices de l'union conjugale autorisant les époux X._ à vivre séparés jusqu'à fin juin 2010. A.X._ est diplômée en philologie de l'Université de Voronej (Russie). A l'époque de la séparation, elle occupait un emploi temporaire subventionné par l'assurance-chômage d'éducatrice auprès de la Fondation Y._, à C._. Elle s'est inscrite en programme de pré-master en pédagogie curative à l'Université de Fribourg pour l'année académique 2009/ 2010, tout en travaillant comme nurse dans une famille lausannoise, puis, du 1er mai au 31 octobre 2010, comme éducatrice auxiliaire à la nurserie D._. Le 21 mai 2010, le Service cantonal de la population a informé A.X._ de son intention de révoquer son autorisation de séjour. L'intéressée s'est déterminée le 30 juin 2010. Le 2 août 2010, le Service précité a révoqué son autorisation de séjour et lui a imparti un délai de trois mois pour quitter le territoire suisse. B. A l'encontre de cette décision, A.X._ a recouru à la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal), qui l'a déboutée par arrêt du 2 décembre 2010. Les juges cantonaux ont nié l'existence de raisons personnelles majeures, au sens de l'art. 50 al. 2 de la loi fédérale du 16 décembre 2005 sur les étrangers (LEtr; RS 142.20), qui auraient conféré à la prénommée un droit à la prolongation de son autorisation de séjour bien que l'union conjugale ait pris fin. C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A.X._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt du 2 décembre 2010 et de lui octroyer une autorisation de séjour, sous suite de dépens. A titre préalable, elle demande que son recours soit doté de l'effet suspensif. Le Service cantonal de la population renonce à se déterminer sur le recours, tandis que l'autorité précédente se réfère aux considérants de son arrêt. L'Office fédéral des migrations ne s'est pas déterminé dans le délai imparti. Par ordonnance présidentielle du 30 décembre 2010, la requête d'effet suspensif a été admise.