Faits:
A. P._, né en 1980, domicilié en France, travaillait comme cuisinier à l'hôtel X._ SA à N._. Suite à un accident ayant nécessité la pose d'une prothèse totale de la hanche gauche, il a déposé, le 1er mars 2005, une demande de prestations auprès de l'Office cantonal genevois de l'assurance-invalidité (ci-après: l'OAI).
Dans le cadre de l'instruction de la demande, l'OAI a chargé le docteur R._, spécialiste en neurologie, de réaliser une expertise. S'étant adjoint les services des docteurs H._, spécialiste en neurologie et B._, spécialiste en chirurgie orthopédique, ce médecin a conclu à une capacité de travail nulle dans l'activité de cuisinier, mais qui pourrait atteindre 80 % dans une activité adaptée (rapport du 12 juillet 2005).
Par décision du 17 août 2006, l'OAI a mis l'assuré au bénéfice d'un reclassement professionnel dans le domaine de l'hygiène alimentaire du 1er septembre 2006 au 31 août 2007.
A partir du 1er septembre 2007, P._ a été engagé par la société Y._ à 50 % en tant qu'employé de bureau. L'OAI a avalisé ce nouvel emploi et a prolongé les mesures professionnelles jusqu'au 31 mars 2008.
Mandaté par l'OAI, le docteur K._, spécialiste en chirurgie orthopédique, a conclu à une incapacité totale de travail du 9 octobre 2003 à janvier 2004 et du 3 janvier 2005 au 31 août 2007, puis à une capacité de travail de 50 % à compter du 1er septembre 2007 (rapport d'expertise du 6 mars 2008).
Par décisions du 6 octobre 2008, l'Office de l'assurance-invalidité pour les assurés résidant à l'étranger a alloué à P._ une rente d'invalidité entière, du 1er octobre 2004 au 30 septembre 2005, suivie d'une demi-rente, fondée sur un taux d'invalidité de 57 %, du 1er octobre 2005 au 31 août 2006, et à partir du 1er avril 2008.
B. L'assuré a déféré cette décision au Tribunal administratif fédéral, concluant à l'octroi d'une rente entière d'invalidité du 9 octobre 2004 au 31 août 2007, puis d'un trois quarts de rente dès le 1er septembre 2007. Il contestait qu'une amélioration de sa capacité de travail fût intervenue dans le courant de l'année 2005 et, se référant à un plan de carrière établi par son ancien employeur, il estimait que le montant du revenu sans invalidité devait être calculé en fonction de l'avancement professionnel qu'il aurait pu obtenir sans atteinte à sa santé auprès de celui-ci.
Par jugement du 11 mai 2011, le recours a été partiellement admis en ce sens que l'assuré s'est vu octroyer une rente entière du 1er octobre 2005 au 31 août 2006.
C. P._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation, concluant à l'octroi d'un trois quarts de rente de l'assurance-invalidité à partir du 1er avril 2008. Il produit en procédure fédérale un courrier de l'hôtel X._ SA du 31 mai 2011.
Le Tribunal fédéral a renoncé à procéder à un échange d'écritures.
Considérant en droit:
1. Le recours en matière de droit public peut être formé pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF), sans être limité par les arguments du recourant ou par la motivation de l'autorité précédente. Le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'art. 42 al. 2 LTF, et ne peut aller au-delà des conclusions des parties (art. 107 al. 1 LTF). Il fonde son raisonnement sur les faits retenus par la juridiction de première instance (art. 105 al. 1 LTF) sauf s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (art. 105 al. 2 LTF). Le recourant qui entend s'écarter des faits constatés doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions de l'art. 105 al. 2 LTF sont réalisées sinon un état de fait divergent ne peut être pris en considération. Aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente (art. 99 al. 1 LTF).
2. Le litige porte sur le droit du recourant à une rente d'invalidité à partir du 1er avril 2008, singulièrement sur la détermination du revenu sans invalidité à la base de l'évaluation de sa perte de gains.
3. 3.1 Les premiers juges ont fixé le taux d'invalidité à 51,37 %. Ils ont déterminé le revenu sans invalidité en se fondant sur les chiffres figurant dans l'attestation de l'employeur. Il n'y avait pas lieu de tenir compte du plan de carrière établi par celui-ci, qui ne correspondait qu'à un avancement professionnel théorique et constituait un pur pronostic.
3.2 Le recourant reproche à l'instance précédente d'avoir établi les faits de manière arbitraire et en violation du droit fédéral. Son taux d'invalidité serait de 61.8 %, lui ouvrant le droit à un trois quarts de rente. Ainsi, les premiers juges auraient dû retenir au titre de revenu sans invalidité fr. 5'500 (x13), soit le salaire d'un sous-chef de cuisine. Il aurait en effet occupé cette fonction entre 27 et 30 ans, comme l'avait indiqué l'hôtel X._ SA. Le plan de carrière fourni par cet établissement - pronostic correspondant à son expérience, à sa formation professionnelle ainsi qu'à sa progression avant la survenance de son accident - constituerait un indice concret de ce qu'aurait été son évolution professionnelle s'il n'avait pas été atteint dans sa santé.
4. 4.1 Selon la jurisprudence, pour fixer le revenu sans invalidité, il faut établir ce que l'assuré aurait, au degré de la vraisemblance prépondérante, réellement pu obtenir au moment déterminant s'il n'était pas invalide. Le revenu sans invalidité doit être évalué de la manière la plus concrète possible. C'est pourquoi il se déduit en principe du salaire réalisé en dernier lieu par l'assuré avant l'atteinte à la santé, en tenant compte de l'évolution des salaires. Pour savoir s'il y a lieu de prendre en considération un changement hypothétique d'activité, les possibilités théoriques de développement professionnel ou d'avancement ne doivent être prises en considération que lorsqu'il est très vraisemblable qu'elles seraient advenues. Il convient, à cet égard, d'exiger la preuve d'indices concrets que l'assuré aurait obtenu dans les faits un avancement ou une augmentation corrélative de ses revenus, s'il n'était pas devenu invalide. Des indices concrets en faveur de l'évolution de la carrière professionnelle doivent exister, par exemple, lorsque l'employeur a laissé entrevoir une telle perspective d'avancement ou a donné des assurances en ce sens. De simples déclarations d'intention de l'assuré ne suffisent pas (arrêt 9C_523/2008 du 25 mai 2009 consid. 2.2). Lorsque l'invalidité est la conséquence d'un accident, ces indices doivent déjà avoir existé au moment où celui-ci s'est produit (arrêt U 222/97 du 23 juin 1999 consid. 5c résumé in: REAS 2003 p. 66).
4.2 En l'espèce, le recourant ne peut reprocher aux premiers juges d'avoir déterminé son revenu sans invalidité de manière manifestement inexacte ou arbitraire. Il ne ressort pas du plan de carrière dont il se prévaut que son ancien employeur lui aurait promis ou laissé entrevoir, avant la survenance de son accident en octobre 2003, un quelconque avancement professionnel. Au surplus ce document, établi en 2006, ne contient que des informations d'ordre général concernant la carrière "d'un jeune cuisinier comme Monsieur P._", et n'explique pas en quoi la progression qui y est envisagée aurait été particulièrement probable dans son cas. Les formulations utilisées - "éventuelle évolution", [la carrière du recourant] "pourrait évoluer comme suit" - démontrent que le parcours professionnel décrit ne constitue rien de plus qu'une simple possibilité. On ne saurait dès lors en déduire l'existence d'indices concrets que le recourant aurait très vraisemblablement occupé en 2008 un poste de sous-chef de cuisine. Quant au courrier de l'hôtel X._ SA du 31 mai 2011, il constitue un nouveau moyen de preuve qui ne peut pas être pris en compte (cf. consid. 1 supra). Le grief soulevé par le recourant doit ainsi être rejeté.
5. Il suit de ce qui précède que le recours est mal fondé. Les frais judiciaires doivent être mis à la charge du recourant qui succombe (art. 66 al. 1 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal administratif fédéral, Cour III, et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 12 octobre 2011
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Meyer
Le Greffier: Bouverat