Sachverhalt:
A. Gemäss Anklage lenkte X._ am 18. Oktober 2008 sein Fahrzeug auf der Schaffhauserstrasse in Zürich stadteinwärts. Ungefähr auf Höhe der Schaffhauserstrasse 149 soll er auf dem Fahrradstreifen rechts an der vor der Kreuzung stehenden bzw. sich langsam fortbewegenden Autokolonne vorbeigefahren sein, ohne genügend Rücksicht auf den auf dem Fahrradstreifen herannahenden Fahrradfahrer A._ zu nehmen. Er habe dessen Weiterfahrt behindert, so dass dieser hinter dem Wagen von X._ habe fahren müssen. Ungefähr auf der Höhe der Schaffhauserstrasse 141 habe X._ aufgrund der durch die Autokolonne verengten Strasse anhalten müssen. A._ sei mit seinem Fahrrad deshalb auf das Trottoir ausgewichen, habe X._ überholt und sei wieder auf den Fahrradstreifen eingebogen. Vor der Kreuzung habe er wegen eines Lichtsignals stark verlangsamen müssen, so dass er beinahe gestanden sei. X._ sei weiter auf dem Fahrradstreifen Richtung Kreuzung gefahren. Er habe A._ übersehen, weshalb es auf der Höhe der Schaffhauserstrasse 139 zu einer Kollision gekommen sei. A._ habe dadurch Wirbelsäulen- und Rippenprellungen sowie einen Rippenbruch erlitten.
B. Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte X._ zweitinstanzlich mit Urteil vom 21. Januar 2011 wegen fahrlässiger einfacher Körperverletzung zu einer bedingt vollziehbaren Geldstrafe von 30 Tagessätzen zu Fr. 30.-- unter Ansetzung einer Probezeit von zwei Jahren. Es verpflichtete X._ überdies zur Zahlung von Schadenersatz in der Höhe von Fr. 570.-- und Genugtuung von Fr. 500.-- an A._.
C. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._ die Aufhebung des angefochtenen Urteils und seine Freisprechung von Schuld und Strafe. Eventualiter sei er aufgrund des eingestandenen teilweisen Stehens bzw. Fahrens auf dem Radstreifen vor dem Überholvorgang des Radfahrers wegen Widerhandlung gegen Art. 43 Abs. 2 SVG mit einer Ordnungsbusse zu bestrafen.
D. Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.
Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer macht eine willkürliche Beweiswürdigung (Art. 9 BV) sowie eine Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo" (Art. 32 Abs. 1 BV) geltend (Beschwerde, Ziff. 8-10, S. 9 ff.).
1.1 Das Bundesgericht prüft die Verletzung von Grundrechten nur insofern, als eine solche Rüge in der Beschwerdeschrift substanziiert vorgebracht und begründet wird (Art. 106 Abs. 2 BGG). Es gilt insofern eine qualifizierte Rügepflicht (BGE 136 I 229 E. 4.1; 133 IV 286 E. 1). Wird eine Verletzung des Willkürverbots geltend gemacht, muss im Einzelnen dargelegt werden, inwiefern der angefochtene Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (BGE 136 I 49 E. 1.4.1 mit Hinweisen). Willkür liegt nur vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht (BGE 134 I 140 E. 5.4). Auf ungenügend begründete Rügen und bloss allgemein gehaltene, appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid tritt es nicht ein (BGE 134 II 244 E. 2.2 S. 246 mit Hinweis).
Dem Grundsatz "in dubio pro reo" kommt in seiner vom Beschwerdeführer angerufenen Funktion als Beweiswürdigungsregel im Verfahren vor dem Bundesgericht keine über das Willkürverbot von Art. 9 BV hinausgehende selbständige Bedeutung zu (BGE 127 I 38 E. 2a).
1.2 Die Vorinstanz hält den eingeklagten Sachverhalt, welcher sich auf die Aussagen des Opfers und des Zeugen Z._ stützt, für erstellt. Sie würdigt deren Schilderungen unter Hinweis auf die Ausführungen der ersten Instanz sorgfältig. Es gebe keinen Grund, am Wahrheitsgehalt ihrer Aussagen zu zweifeln. Ihre übereinstimmenden Darstellungen enthielten konkrete und anschauliche Angaben zum Tatablauf, wiesen eine innere Geschlossenheit auf und seien in sich schlüssig. Das Opfer habe ausserdem nichts beschönigt. Es habe zugegeben, infolge der Behinderung durch das Fahrzeug des Beschwerdeführers unerlaubterweise auf das Trottoir ausgewichen zu sein und nach dem Überholmanöver bzw. Wiedereinbiegen in die Strasse auf die Windschutzscheibe des Beschwerdeführers gespuckt zu haben. Weder aus den Aussagen des Opfers noch des Zeugen ergäben sich Hinweise darauf, dass jenes direkt, d.h. ohne genügenden Abstand vor dem Personenwagen des Beschwerdeführers, wieder auf den Fahrradstreifen eingebogen sei. Sodann sei gestützt auf ihre übereinstimmenden Aussagen davon auszugehen, dass das Opfer (nach dem Wiedereinbiegen auf die Strasse) auf dem Fahrradstreifen gefahren sei, infolge des roten Lichtsignals habe anhalten müssen und sich bei der Kollision innerhalb des Fahrradstreifens befunden habe. Die Aussagen des Beschwerdeführers erachtet die Vorinstanz demgegenüber nicht als überzeugend. Sie bestünden in Schuldzuweisungen an die Adresse des Opfers, die als reine Schutzbehauptungen zu werten seien, und Übertreibungen, so zum Beispiel, wenn er sich zur gefahrenen Geschwindigkeit des Opfers äussere oder - obwohl die nach dem Unfall gemachten Fotos der Windschutzscheibe Gegenteiliges dokumentierten - geltend mache, die Spucke auf der Windschutzscheibe habe seine Sicht markant beeinträchtigt. Auf die Aussagen des Beschwerdeführers könne deshalb - da insgesamt unglaubhaft - nicht abgestellt werden. Die Mutter des Beschwerdeführers schildere den Unfallhergang schliesslich gänzlich anders als alle übrigen Beteiligten und zwar auch in Punkten, bezüglich welcher sich die übrigen Beteiligten einig seien. Ihre Angaben müssten deshalb unter Berücksichtigung ihrer Aussage, wonach sie bereits achtzig Jahre alt sei und ihr Gedächtnis nicht mehr so gut funktioniere, unbeachtlich bleiben.
1.3 Soweit der Beschwerdeführer zur Begründung des Willkürvorwurfs auf seine früheren Rechtsschriften und Beilagen im vorausgegangenen kantonalen Verfahren verweist (vgl. Beschwerde S. 3), ist darauf nicht einzutreten. Die massgeblichen und sachbezogenen Ausführungen müssen in der Beschwerdeschrift selber enthalten sein (vgl. BGE 133 II 396 E. 3.2).
1.4 Was der Beschwerdeführer gegen die Beweiswürdigung der Vorinstanz vorbringt, erschöpft sich in einer unzulässigen appellatorischen Kritik am angefochtenen Urteil. Er beschränkt sich darauf, den Nachweis des Sachverhalts zu bestreiten, wobei er seine bereits im kantonalen Verfahren vorgetragenen Standpunkte erneuert, und darlegt, wie sich das Geschehen aus seiner Sicht in Wirklichkeit abgespielt habe. Er verweist auf seine eigenen Aussagen und diejenigen seiner Mutter. Gestützt darauf sei davon auszugehen, dass das Opfer nicht mit 10 km/h, sondern mit 20 km/h unterwegs gewesen sei, dieses direkt vor ihm auf die Fahrbahn eingeschert sei, nach dem Wiedereinbiegen auf die Fahrbahn den Radstreifen verlassen, ca. dreissig (und nicht fünf) Meter vor der Ampel angehalten und die Ampel bei der Kollision nicht auf Rot, sondern auf Grün gestanden habe. Seine Sachverhaltsversion versucht der Beschwerdeführer anhand eigener Berechnungen (vgl. Beschwerde S. 6 zum Bremsweg unter Berücksichtigung einer verzögerten Reaktionszeit wegen der unerwarteten Spucke; Beschwerde S. 7 zur gefahrenen Geschwindigkeit des Opfers) oder mit Hinweisen auf Aktenstellen zu untermauern, die zur Stütze seiner Vorbringen ungeeignet sind (vgl. Beschwerde, S. 8 zum Standort des Opfers mit Hinweis auf act. 32, Vermessungsplan der Stadt Zürich). Auch soweit der Beschwerdeführer die Sachdarstellung der Vorinstanz in einer "Gesamtbetrachtung" in Zweifel zieht, stellt er dem vorinstanzlichen Beweisergebnis wiederum lediglich seine eigene Sicht der Dinge gegenüber, ohne substanziiert auf die vorinstanzlichen Erwägungen einzugehen und deren Unhaltbarkeit nachzuweisen (vgl. Beschwerde, S. 11-13). Ein solches Vorgehen ist nicht geeignet, offensichtlich erhebliche und schlechterdings nicht zu unterdrückende Zweifel daran darzutun, dass sich der Anklagesachverhalt verwirklicht hat. Denn für die Begründung von Willkür genügt es praxisgemäss nicht, dass das angefochtene Urteil mit der Sichtweise des Beschwerdeführers nicht übereinstimmt (BGE 127 I 54 E. 2b, mit Hinweisen; BGE 133 IV 286 E. 1.4). Auf die Beschwerde ist insoweit nicht einzutreten.
2. Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung von Bundesrecht. Er macht namentlich geltend, die Vorinstanz verwehre ihm zu Unrecht, sich auf das Vertrauensprinzip im Sinne von Art. 26 Abs. 1 SVG zu berufen (Beschwerde, Ziff. 1 , S. 3 f.). Er legt seiner Kritik indessen nicht den willkürfrei festgestellten Sachverhalt der Vorinstanz zugrunde, sondern seine eigene Darstellung des Geschehens. So geht er davon aus, die Vorinstanz lasse die Frage offen, ob das Opfer auf dem Fahrradstreifen gefahren sei, derweil im angefochtenen Entscheid in tatsächlicher Hinsicht ausdrücklich festgestellt wird, das Opfer habe den Velostreifen benutzt und sich bei der Kollision innerhalb desselben befunden. Oder der Beschwerdeführer nimmt in Abweichung vom vorinstanzlichen Sachverhalt zur Begründung der behaupteten Bundesrechtsverletzung an, das Opfer sei vom Trottoir direkt vor ihm, d.h. ohne genügenden Abstand, auf die Fahrbahn eingeschert. Aufgrund der verbindlichen Feststellungen der Vorinstanz steht jedoch fest, dass dem nicht so ist. Auf die insoweit umfassend an der Sache vorbeigehende Kritik des Beschwerdeführers ist nicht einzutreten.
Wäre die Rüge zu behandeln, müsste sie auf der Grundlage des von der Vorinstanz willkürfrei festgestellten Sachverhalts abgewiesen werden. Gemäss dem aus Art. 26 Abs. 1 SVG abgeleiteten Vertrauensprinzip darf jeder Strassenbenützer darauf vertrauen, dass sich die anderen Verkehrsteilnehmer ordnungsgemäss verhalten. Auf den Vertrauensgrundsatz kann sich allerdings nur berufen, wer sich selbst an die Verkehrsregeln hält (BGE 125 IV 83 E. 2b; 120 IV 252 E. 2d/aa). Ausgehend davon, dass der Beschwerdeführer verkehrsregelwidrig auf dem Fahrradstreifen fuhr und dadurch den Veloverkehr bzw. das vortrittsberechtigte Opfer an der Weiterfahrt hinderte (Art. 43 Abs. 2 SVG i.V.m. Art. 40 Abs. 3 VRV), durfte er nach den zutreffenden Ausführungen der Vorinstanz nicht darauf vertrauen, dass sich herannahende vortrittsberechtigte Velofahrer regelkonform verhalten würden. Er musste vielmehr in Erwägung ziehen, dass diese sich allenfalls einen andern Weg nach vorne suchen und auf das Trottoir ausweichen würden. Richtiger Ansicht zufolge durfte der Beschwerdeführer seine Aufmerksamkeit daher nicht nur auf die sich links von ihm befindliche Fahrzeugkolonne richten, sondern hätte er auch das Verkehrsgeschehen auf dem Radstreifen im Auge behalten müssen. Wäre er dieser gebotenen Sorgfalt nachgekommen (Art. 31 Abs. 1 SVG und Art. 3 Abs. 1 VRV), hätte er das vom Trottoir wieder auf den Radstreifen einbiegende und nunmehr vor ihm fahrende Opfer rechtzeitig wahrnehmen und sehen können, dass dieses seine Fahrt wegen des auf Rot stehenden Lichtsignals bis beinahe zum Stillstand verlangsamte. Bei Beachten der gebotenen Vorsicht hätte eine Kollision vermieden werden können.
Vor diesem Hintergrund durfte die Vorinstanz dem Beschwerdeführer angesichts seines regelwidrigen Verhaltes die Berufung auf das Vertrauensprinzip versagen und ohne Bundesrechtsverletzung annehmen, dass dieser seiner Pflicht zur Aufmerksamkeit im Strassenverkehr nicht hinreichend nachgekommen ist. Weil sich die Verletzungsfolgen (Prellung der Wirbelsäule, Rippenprellungen, Rippenbruch) im Übrigen zweifelsfrei direkt auf die geschilderten Sorgfaltspflichtverletzungen zurückführen lassen und auch die übrigen Voraussetzungen der Fahrlässigkeit gegeben sind, durfte die Vorinstanz den Beschwerdeführer ohne Bundesrechtsverletzung wegen fahrlässiger einfacher Körperverletzung nach Art. 125 Abs. 1 StGB schuldig sprechen. Es kann auf die zutreffenden Ausführungen im angefochtenen Urteil verwiesen werden (Art. 109 Abs. 3 BGG).
3. Die Beschwerde ist damit kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG) abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 6. Juni 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Mathys Arquint Hill