Faits:
A. Par délibération du 4 mars 2003, le Conseil municipal de la commune de Veyrier a décidé de procéder à la réactualisation de son plan directeur datant de 1991.
Parallèlement, le Département cantonal de l'aménagement, de l'équipement et du logement (devenu ensuite le Département du territoire, actuellement le Département des constructions et des technologies de l'information; ci-après: le Département cantonal) a effectué une étude de faisabilité du développement du lieu-dit "les Grands Esserts". Ce site se trouve sur le plateau de Vessy, sur le territoire de la commune de Veyrier. Il est constitué de parcelles classées en zone agricole, pour la plupart propriétés de l'Etat de Genève. Cette étude concluait à la faisabilité d'un quartier d'environ 1'230 logements.
B. Le 6 mars 2007, la Commission municipale chargée de la révision du plan directeur communal (ci-après: le PDCom) a dressé son rapport. Ce plan définissait trois options de réalisation dans le temps: le court terme pour les réalisations immédiates, le moyen terme pour celles projetées durant la validité du plan (dix à quinze ans) et le long terme pour les aménagements à réaliser postérieurement.
Le Conseil administratif avait confié à un bureau d'architectes le soin de mener une étude de faisabilité qui avait été réalisée en septembre 2006. Il résultait de cette étude que la commune avait vu sa population augmenter de 2'400 habitants (900 logements) en quinze ans. Elle compterait sous peu 10'000 habitants et pourrait en accueillir environ 1'500 de plus, sans développer d'autres infrastructures. Il était proposé de densifier d'abord la couronne du village et d'adopter un moratoire pour les "Grands Esserts" afin que ceux-ci ne soient développés que postérieurement à la validité du plan (soit après 2022; fiche n° 4.01). Les terrains à urbaniser constituaient une réserve suffisante pour les quinze prochaines années si l'on admettait un rythme moyen de construction analogue à celui des années précédentes.
C. Le 24 avril 2007, le Conseil municipal de la commune de Veyrier a entériné le projet du PDCom, qui a été transmis pour approbation au Département cantonal.
La Commission d'urbanisme du Département cantonal a délivré son préavis le 30 août 2007. Le PDCom n'incluait pas, avant son échéance, les terrains des Grands Esserts comme potentiel de densification, contrairement à la fiche 2.04 du plan directeur cantonal (ci-après: le PDC) qui prévoyait un développement de ce secteur "à moyen ou long terme". Le site de Vessy, dont les Grands Esserts font partie, était particulièrement adéquat, compte tenu de la crise actuelle du logement, pour permettre une densification répondant aux besoins prépondérants de la population. Ce projet était prioritaire et la commune était invitée à l'intégrer dans son plan directeur. Un complément dans ce sens était demandé.
Par une résolution du 13 novembre 2007, le Conseil municipal a décidé, ce nonobstant, de ne pas revenir sur cette option fondamentale. Il a chargé le Conseil administratif de confirmer la teneur du plan litigieux et de le faire parvenir tel quel au Conseil d'Etat.
Le Conseiller d'Etat en charge du Département cantonal s'est déterminé le 11 avril 2008. Il a considéré que, sur le fond, le projet de PDCom qui lui était soumis était le même que celui ayant fait l'objet du préavis précité. Ses aspects devaient être complétés et approfondis dans le sens indiqué, l'urbanisation du secteur des Grands Esserts ne pouvant pas attendre dix ans.
Le PDCom a été mis en consultation publique du 23 mai au 23 juin 2008.
Par courrier du 15 octobre 2008, la commune a transmis pour approbation au Conseil d'Etat son projet de PDCom, avec des modifications ne concernant pas les Grands Esserts. Dans sa réponse à ce courrier, le Conseiller d'Etat en charge du Département cantonal regrettait que le projet de PDCom n'ait que peu évolué depuis sa précédente version de 2007 et que les remarques formulées dans sa lettre du 11 avril 2008 n'aient pas été prises en compte. Le plan ne pourrait être approuvé par le Conseil d'Etat que sous certaines réserves, concernant notamment l'urbanisation des Grands Esserts qui ne pouvaient être différés à la date proposée.
Dans une résolution du 20 janvier 2009, le Conseil municipal a approuvé le PDCom dans sa version définitive d'octobre 2008.
Par arrêté du 8 avril 2009, le Conseil d'Etat l'a approuvé sous certaines réserves, dont la suivante: "les options d'aménagement prévues par la fiche de coordination n° 4.01, urbanisation des Grands Esserts, ne sont pas approuvés".
D. La commune de Veyrier a recouru auprès du Tribunal administratif du canton de Genève (ci-après: le Tribunal administratif) contre l'arrêté précité. Son recours a été rejeté par arrêt du 13 avril 2010. Le Tribunal administratif a considéré en substance que le PDCom rendait impossible l'urbanisation du secteur des Grands Esserts à "moyen terme" et n'était par conséquent pas compatible avec le PDC. Dans ces conditions, il n'était pas nécessaire d'examiner les griefs de la commune recourante relatifs à son autonomie communale et à l'étendue du pouvoir d'appréciation du Conseil d'Etat.
E. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, la commune de Veyrier demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt du Tribunal administratif du 13 avril 2010 ainsi que la réserve contestée de l'arrêté du Conseil d'Etat du 8 avril 2009. La recourante fait valoir en substance qu'elle jouit d'une large autonomie dans l'élaboration de son plan directeur et que la réserve du Conseil d'Etat viole la garantie de l'autonomie communale.
Le Tribunal administratif s'en rapporte à justice quant à la recevabilité du recours et persiste dans les considérants et le dispositif de son arrêt. Le Conseil d'Etat s'en rapporte également à justice en ce qui concerne la recevabilité du recours et conclut à son rejet. La recourante a répliqué et persisté dans ses conclusions.
L'Office fédéral du développement territorial a considéré que l'affaire ne soulevait pas, au regard du droit fédéral de l'aménagement du territoire et de la planification, des questions de principe nécessitant des observations de sa part.
Considérant en droit:
1. 1.1 Dirigé contre une décision prise en dernière instance cantonale dans le domaine du droit public de l'aménagement du territoire et des constructions, le recours est en principe recevable comme recours en matière de droit public conformément aux art. 82 ss LTF, aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF n'étant réalisée.
1.2 Selon l'art. 89 al. 2 let. c LTF, les communes ont qualité pour recourir en invoquant la violation de garanties qui leur sont reconnues par les Constitutions cantonale ou fédérale. La commune de Veyrier, qui invoque l'autonomie dont elle bénéficie en matière d'aménagement du territoire, a ainsi qualité pour agir. La question de savoir si elle est réellement autonome dans ces domaines relève du fond (ATF 135 I 43 consid. 1.2 p. 45; 129 I 313 consid. 4.2 p. 319 et les références).
1.3 Dans la mesure où la recourante demande l'annulation du chiffre 2 de l'arrêté du Conseil d'Etat du 8 avril 2009, son recours n'est pas recevable en raison de l'effet dévolutif du recours déposé auprès du Tribunal administratif (cf. ATF 129 II 438 consid. 1 p. 441; 126 II 300 consid. 2a p. 302). Seul l'arrêt du Tribunal administratif peut en effet faire l'objet du recours en matière de droit public (cf. consid. 1.1 ci-dessus).
2. Selon l'art. 50 al. 1 Cst., l'autonomie communale est garantie dans les limites fixées par le droit cantonal. Une commune bénéficie de la protection de son autonomie dans les domaines que le droit cantonal ne règle pas de façon exhaustive, mais qu'il laisse en tout ou partie dans la sphère communale, conférant par là aux autorités municipales une liberté de décision relativement importante. L'existence et l'étendue de l'autonomie communale dans une matière concrète sont déterminées essentiellement par la constitution et la législation cantonales (ATF 133 I 128 consid. 3.1 p. 131; 129 I 410 consid. 2.1 p. 413; 128 I 3 consid. 2a p. 8; 126 I 133 consid. 2 p. 136 et les arrêts cités).
En vertu de l'art. 10 al. 1, 2 et 3 de la loi cantonale genevoise d'application de la loi fédérale sur l'aménagement du territoire du 4 juin 1987 (ci-après: la LaLAT), les communes sont tenues d'adopter un plan directeur communal, qui doit être compatible avec les exigences de l'aménagement du territoire du canton contenues notamment dans le plan directeur cantonal. Le plan acquiert force obligatoire pour la commune et le Conseil d'Etat s'il est adopté par celle-là et approuvé par celui-ci; il ne peut être approuvé par le Conseil d'Etat que s'il est conforme au plan directeur cantonal (cf. art. 10 al. 7 et 8 LaLAT).
La recourante fait valoir qu'elle dispose d'une réelle compétence quant à l'adoption de son plan directeur et qu'elle a exercé son autonomie dans le respect du plan directeur cantonal et de la législation fédérale et cantonale. Selon le Tribunal administratif au contraire, le PDCom litigieux n'est pas conforme au PDC, si bien qu'il suffit dès lors de vérifier en premier lieu si le PDCom litigieux est compatible ou non avec le plan directeur cantonal.
3. Dans son concept de l'aménagement cantonal, le PDC instaure le principe selon lequel les zones à bâtir doivent être prioritairement utilisées; des déclassements dans la zone agricole ne peuvent être envisagés que de manière limitée et à titre exceptionnel (paragraphes 2.2 et 2.3). Dans sa version 2001, la fiche 2.04 du schéma directeur cantonal dresse la liste des sites choisis sur lesquels une extension urbaine dans la zone agricole peut être envisagée. Le site de Vessy - dont les Grands Esserts font partie - y figure, sous la rubrique des "sites réservés pour le moyen et le long terme", ce qui n'est pas contesté par les parties. Dans sa version 2006 - où les Grands Esserts figurent sous l'appellation "Vessy 2" - cette fiche confirme cette option de planification.
La fiche 4.01 du PDCom litigieux prévoit que "l'urbanisation [du secteur des Grands Esserts] n'est pas envisagée à moyen terme" et n'est imaginée "qu'en dehors de la durée de validité [du plan]".
3.1 Le Tribunal fédéral revoit l'interprétation et l'application du droit cantonal et communal sous l'angle de l'arbitraire (cf. ATF 133 III 462 consid. 2.3 p. 466). Il ne s'écarte de la solution retenue que si celle-ci se révèle insoutenable, en contradiction manifeste avec la situation effective, ou si elle a été adoptée sans motifs objectifs et en violation d'un droit certain, ce qu'il appartient au recourant de démontrer par une argumentation qui réponde aux exigences de l'art. 106 al. 2 LTF (cf. ATF 133 II 249 consid de 1.4.2 p. 254 et les références). En revanche, si l'interprétation défendue par la cour cantonale ne s'avère pas déraisonnable ou manifestement contraire au sens et au but de la disposition ou de la législation en cause, elle sera confirmée, même si une autre solution paraît également concevable, voire préférable (ATF 132 I 13 consid. 5.1 p. 17).
3.2 En l'espèce, l'arrêt attaqué retient que, dans la fiche 2.04 de 2001 déjà, le PDC prévoyait une urbanisation des Grands Esserts à "moyen ou long terme". En 2004, une étude de faisabilité a été engagée par le Département cantonal sur l'urbanisation de ce secteur. Dans la révision du PDC de 2006, il était précisé que les terrains agricoles sur lesquels une extension urbaine était prévue - soit notamment les Grands Esserts - permettraient la réalisation, et non seulement la planification, d'ici 2020, d'environ 5'300 logements et 150'000 m2 de surfaces d'activités. Selon les juges cantonaux, cette indication réaffirmait clairement une volonté de laisser ouverte les possibilités d'urbaniser ce secteur à terme plus court que celui prévu par le PDCom, dont la validité n'est pas arrêtée définitivement dans le plan mais irait jusqu'en 2022 environ, selon le rapport de la commission municipale (date à laquelle il faut ajouter les années de sa révision). Le Tribunal administratif en a conclu que le PDCom rendait impossible l'urbanisation de ce secteur "à moyen terme" - au sens qu'il convenait de donner à cette expression dans le PDC - et qu'il y avait une réelle incompatibilité entre ces deux plans.
La recourante allègue que le PDCom ne contredit pas le PDC, puisqu'il n'exclut pas l'urbanisation du secteur des Grands Esserts mais considère uniquement qu'il n'a pas à être développé prioritairement. Elle reconnaît que la fiche 4.01 du PDCom s'oppose à une urbanisation du secteur à "moyen terme" au sens entendu par le PDC, mais relève que ce dernier réserve également la possibilité d'une urbanisation à "long terme", dont l'échéance équivaudrait à celle fixée par le PDCom. Dans son arrêt, le Tribunal administratif aurait interprété le PDC de la manière la moins favorable à la commune de Veyrier. La recourante, qui se contente d'opposer sa propre opinion à celle des juges cantonaux, ne fait cependant pas valoir que l'arrêt attaqué serait arbitraire sur ce point. Ses critiques, de nature purement appellatoires, sont par conséquent irrecevables (cf. consid. 3.1 ci-dessus). Quoi qu'il en soit, l'interprétation du droit cantonal et communal par le Tribunal administratif n'apparaît pas déraisonnable et doit être confirmée, même si, comme le soutient la recourante, une autre solution, plus favorable, aurait pu être envisagée.
3.3 Il s'ensuit qu'en refusant d'approuver les options d'aménagement prévues par la fiche de coordination 4.01 du PDCom litigieux, non conformes au plan directeur cantonal, le Conseil d'Etat, puis le Tribunal administratif, n'ont pas violé l'autonomie communale de la recourante. La question de savoir dans quelle mesure les communes genevoises sont autonomes en matière d'élaboration de leur plan directeur peut par conséquent rester indécise en l'espèce.
4. Il résulte de ce qui précède que le recours, mal fondé, doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Conformément à l'art. 66 al. 4 LTF, il n'est pas perçu de frais judiciaires. Le Conseil d'Etat n'a pas droit à des dépens (art. 68 al. 3 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3. Le présent arrêt est communiqué au mandataire de la recourante, au Conseil d'Etat et au Tribunal administratif du canton de Genève, ainsi qu'à l'Office fédéral du développement territorial.
Lausanne, le 24 novembre 2010
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Féraud Mabillard