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.
Considérant en droit:
1. Invoquant l'arbitraire et une violation de la présomption d'innocence, le recourant critique chaque indice retenu pour admettre sa culpabilité.
1.1 Tels qu'ils sont motivés, ces deux griefs n'ont pas en l'espèce de portée distincte. A l'appui de l'un comme de l'autre, le recourant fait valoir que les faits retenus l'ont été ensuite d'une appréciation arbitraire des preuves, laquelle, si elle avait été correcte et objective, aurait dû conduire à admettre l'existence d'un doute sérieux quant à sa culpabilité.
Une décision n'est pas arbitraire du seul fait qu'elle apparaît discutable ou même critiquable. Il faut qu'elle soit manifestement insoutenable, et cela non seulement dans sa motivation mais dans son résultat (ATF 135 V 2 consid. 1.2 p. 4/5; 134 I 140 consid. 5.4 p. 148). Sous peine d'irrecevabilité, l'arbitraire allégué doit par ailleurs être démontré conformément aux exigences de motivation de l'art. 106 al. 2 LTF (cf. ATF 133 IV 286 consid. 1.4 p. 287).
1.2 Les autorités cantonales ont admis la culpabilité du recourant en se basant sur les indices suivants.
En premier lieu, les déclarations des victimes frappaient par leur forte cohérence intrinsèque et leur similarité, les récits convergents d'ailleurs non seulement sur les actes à connotation sexuelle, mais sur l'ensemble de l'histoire de la famille X._ et du vécu difficile des trois enfants. De plus, la concordance entre les deux récits ne pouvait être attribuée à une conspiration des deux soeurs, le dépôt des plaintes obéissant à un cheminement personnel très différent. En outre, d'autres éléments conféraient une très forte crédibilité aux déclarations des victimes. Ainsi, les propos des jeunes femmes étaient confirmés par de nombreux témoins qui avaient évoqué le caractère manipulateur, colérique et imprévisible de l'accusé et ses accès de violence. Enfin, plusieurs personnes avaient également ressenti un malaise face au caractère particulier de la relation entre l'accusé et B.X._.
En deuxième lieu, les deux jeunes femmes n'avaient aucun bénéfice à espérer au travers d'accusations mensongères. De plus, elles avaient commencé à s'exprimer dans un processus très personnel, alors qu'elles avaient coupé les contacts avec leur père et étaient déjà adultes ou presque. En outre, le processus de dévoilement plaidait en faveur de la crédibilité des victimes, de même que le témoignage des différents thérapeutes qui avaient recueilli les confidences des jeunes femmes et indiqué que les troubles présentés par ces dernières étaient en adéquation avec les faits dénoncés.
Enfin, le dossier ne révélait aucun indice à décharge. Les dénégations du recourant étaient par ailleurs contredites par divers témoignages.
1.3 Le recourant conteste que son caractère colérique puisse constituer un indice de culpabilité.
1.3.1 La Cour correctionnelle a constaté, qu'abstraction faite des actes d'ordre sexuel, les récits des deux jeunes femmes étaient confirmés par de nombreux témoins qui avaient évoqué le caractère manipulateur, colérique et imprévisible de l'accusé ainsi que ses accès de violence tant à l'égard de tiers que de ses propres enfants. Elle a considéré que cet élément conférait, parmi d'autres indices, une très forte crédibilité aux déclarations des victimes. Elle a également retenu que les dénégations de l'accusé, qui, jusqu'à l'audience, avait contesté non seulement les actes d'ordre sexuel ou viols, mais aussi tous les autres reproches de violence physique et psychologique formulés par ses filles, étaient contredites par divers témoignages.
1.3.2 Au regard de cette argumentation, l'autorité n'a pas constaté, dans les faits, que le caractère colérique du recourant constituait un indice de culpabilité en tant que tel, mais uniquement que les témoignages, qui confirmaient ce trait de caractère chez le recourant, venaient confirmer la version des victimes et attestaient par conséquent de leur crédibilité. Pour le reste, l'intéressé ne démontre pas en quoi l'appréciation précitée serait manifestement insoutenable. Il ne s'en prend pas aux témoignages retenus pour apprécier la crédibilité des jeunes femmes et ne s'explique pas davantage sur ses propres dénégations qui sont contredites par ces mêmes témoignages. La critique est par conséquent rejetée, dans la faible limite de sa recevabilité (art. 106 al. 2 LTF).
1.4 Le recourant conteste que la réticence manifestée par ses filles à l'égard des massages puisse constituer un indice supplémentaire de l'existence des abus retenus.
1.4.1 La Cour correctionnelle a relevé que plusieurs personnes avaient confirmé que les enfants rechignaient à recevoir des massages de leur père, contrairement aux déclarations de celui-ci. Elle a considéré que cet élément conférait également une forte crédibilité aux déclarations des jeunes femmes. L'autorité de recours a mentionné que la condamnation du recourant ne reposait pas sur ce seul élément, que la réticence des enfants constituait un indice supplémentaire de l'existence des abus commis à l'occasion de ces massages, qui avaient pour le surplus fait l'objet d'une description précise et concordante des victimes et enfin que le recourant n'avait pas contesté la réticence manifestée par C.X._ et B.X._.
1.4.2 Le recourant ne démontre pas, conformément aux exigences posées par l'art. 106 al. 2 LTF, en quoi l'appréciation précitée serait manifestement insoutenable. Il ne conteste pas l'existence des massages, ni la réaction de ses enfants. Insuffisamment motivé, le grief doit donc être écarté.
1.5 Le recourant conteste la manière dont le témoignage de la doctoresse D._ a été interprété et reproche aux autorités de ne pas avoir examiné si B.X._ ne présentait pas plutôt un complexe d'oedipe à son égard.
1.5.1 Selon la Cour de cassation, l'examen des déclarations de la thérapeute susmentionnée a montré que celle-ci a diagnostiqué un conflit de loyauté chez B.X._, qui souffrait d'anorexie, pathologie dont la doctoresse D._ a rappelé qu'elle était fréquente chez les jeunes filles abusées. L'autorité de recours a retenu que ces déclarations n'étaient pas de nature à disculper le recourant et que même à supposer que B.X._ ait présenté un complexe d'?dipe à l'égard de son père, cela ne signifiait pas que l'accusé n'avait pas commis les attouchements qui lui étaient reprochés, ce d'autant plus que ceux-ci avaient également été dénoncés par C.X._ dont le recourant n'alléguait pas qu'elle serait aussi affectée par un trouble freudien de la personnalité.
1.5.2 Dans son argumentation, le recourant se contente d'alléguer que la motivation cantonale viole le principe de la présomption d'innocence, sans toutefois procéder à une quelconque démonstration de l'inconstitutionnalité invoquée. Le grief est par conséquent irrecevable, puisqu'insuffisamment motivé.
1.6 Se référant à divers articles scientifiques, le recourant reproche aux autorités genevoises d'avoir écarté la thèse du faux souvenir, à savoir la possibilité que les faits dénoncés par les victimes pouvaient être des souvenirs induits.
1.6.1 Les autorités cantonales ont écarté la thèse du faux souvenir en estimant que celle-ci était difficilement conciliable, d'une part, avec les nombreux épisodes relatés et leur précision et, d'autre part, avec le fait que les attouchements avaient été dénoncés non seulement par B.X._ mais également par sa soeur C.X._. Elles ont encore souligné que cette thèse avait aussi été exclue par les thérapeutes qui avaient recueilli les confidences de B.X._.
1.6.2 En l'espèce, il ne ressort pas de l'arrêt attaqué, et le contraire n'est ni établi, ni même allégué, que le recourant aurait requis une expertise de crédibilité de ses enfants, de sorte qu'il est irrecevable (art. 80 al. 1 LTF) à se plaindre, dans son recours auprès de l'autorité de céans, que ce moyen n'ait pas été administré. Pour le reste, l'intéressé ne conteste pas les éléments retenus pour écarter la thèse des souvenirs induits, mais se contente simplement d'opposer sa propre appréciation des preuves à celle effectuée par les autorités genevoises, sans démonstration d'arbitraire. La critique est par conséquent irrecevable.
1.7 Enfin, sur la base de l'ensemble des éléments retenus (cf. supra consid. 1.2), force est de constater que les autorités genevoises pouvaient, sans qu'il ne subsiste aucun doute susceptible d'entraîner l'application du principe « in dubio pro reo », conclure à la culpabilité du recourant.
2. Le recours doit ainsi être rejeté dans la mesure où il est recevable. Comme ses conclusions étaient d'emblée vouées à l'échec, l'assistance judiciaire ne peut être accordée (cf. art. 64 al. 1 LTF). Le recourant devra donc supporter les frais (art. 66 al. 1 LTF), dont le montant sera toutefois arrêté en tenant compte de sa situation financière. Il n'y a pas lieu d'allouer de dépens à l'intimée, qui n'a pas été amenée à se déterminer sur le recours.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. La requête d'assistance judiciaire est rejetée.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 800 fr., sont mis à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de cassation du canton de Genève.
Lausanne, le 15 février 2010
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Favre Bendani