Sachverhalt:
A. X._ wurde mit Urteil des Einzelrichters des Bezirkes Zürich vom 8. November 2007 wegen grober Verletzung der Verkehrsregeln im Sinne von Art. 90 Ziff. 2 SVG durch Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, ungenügenden Abstand beim Hintereinanderfahren sowie ungenügende Rücksichtnahme auf nachfolgende Fahrzeuge zu einer bedingten Geldstrafe von 90 Tagessätzen zu Fr. 120.-- sowie zu einer Busse von Fr. 3'000.-- verurteilt. Dagegen erhob X._ Berufung. Das Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, sprach ihn mit Urteil vom 16. Mai 2008 hinsichtlich des ungenügenden Abstands der mehrfachen Verkehrsregelverletzung im Sinne von Art. 90 Ziff. 1 SVG schuldig und reduzierte die Geldstrafe auf 30 Tagessätze zu Fr. 120.-- und die Busse auf Fr. 1'500.--. Im Übrigen bestätigte es den Schuldpunkt betreffend die groben Verkehrsregelverletzungen.
B. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich sei aufzuheben, und er sei vom Vorwurf der mehrfachen groben Verkehrsregelverletzung freizusprechen. Er sei der mehrfachen einfachen Verkehrsregelverletzung im Sinne von Art. 90 Ziff. 1 SVG schuldig zu sprechen und hierfür angemessen zu bestrafen.
Erwägungen:
1. Die Vorinstanz geht von folgendem Sachverhalt aus:
Der Beschwerdeführer lenkte am 27. November 2005, ca. 02.35 Uhr, nachts auf der Autobahn A1, Gemeindegebiet Unterengstringen, Fahrtrichtung Bern seinen Personenwagen. Dabei überschritt er die im Baustellenbereich zulässige Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h über eine Strecke von mehr als 500 Metern um mindestens 35 km/h. Kurz darauf fuhr er auf der Überholspur einem vor ihm fahrenden, auf die Normalspur wechselnden Fahrzeug, mit einer Geschwindigkeit von 110 km/h mit einem Abstand von 0.6 Sekunden auf, sowie kurze Zeit später einem auf der Normalspur fahrenden Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 114 km/h mit einem Abstand von 0.5 Sekunden. Beim Wechsel von der Überholspur auf die Normalspur fuhr er bei einer durchschnittlichen Mindestgeschwindigkeit von 90 km/h mit einem Abstand von 0.4 Sekunden vor das hinter ihm auf der Normalspur fahrende Fahrzeug.
2. Der Beschwerdeführer rügt hinsichtlich der Verurteilung wegen grober Verkehrsregelverletzung durch Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit eine willkürliche Beweiswürdigung der Vorinstanz.
2.1 Gemäss dem im Tatzeitpunkt geltenden Art. 133 der Verordnung vom 27. Oktober 1976 über die Zulassung von Personen und Fahrzeugen zum Strassenverkehr (Verkehrszulassungsverordnung, VZV; SR 741.51) erliess das Bundesamt für Strassen (ASTRA) Weisungen über die Durchführung der polizeilichen Geschwindigkeitskontrollen und über die Messverfahren. Ziff. 7.7.6 der darauf gestützten Technischen Weisungen vom 10. August 1998 über Geschwindigkeitskontrollen im Strassenverkehr des UVEK (nachfolgend UVEK-Weisung) verlangt die Einhaltung von Ziff. 7.6.4. Demgemäss wird bei freier Nachfahrt der arithmetische Mittelwert der gefahrenen Geschwindigkeit über die ganze Messstrecke ermittelt. Der für die Verzeigung oder die Ahndung mit einer Ordnungsbusse massgebliche Geschwindigkeitswert ist die Durchschnittsgeschwindigkeit. Ziff. 7.7.6 hält weiter fest, am Schluss der Messung müsse der Abstand zum kontrollierten Fahrzeug gleich oder grösser sein als bei Messbeginn. Ziff. 7.4 schliesslich statuiert, massgebend für die Verzeigung oder Ahndung des Führers mit einer Ordnungsbusse sei die ermittelte Geschwindigkeit nach Abzug der Sicherheitsmarge nach Ziff. 7.3. Diese Sicherheitsmargen sind technischer Natur. Sie sind notwendig, um die Messunsicherheit eines Messgerätes zu kompensieren. Bei errechneten Durchschnittsgeschwindigkeiten ist immer auf den nächsten ganzen km/h-Wert abzurunden. In Fällen, in welchen der Sachverhalt jedoch mit einem für diesen Zweck zugelassenen Videogeschwindigkeitsmessgerät ermittelt worden ist und die Messung nachträglich nach einer zugelassenen Beweissicherungs- und Auswertungsmethode des METAS bearbeitet wird, bei welcher die Sicherheitsmargen schon abgezogen werden, kommen die Sicherheitsmargen nach Ziff. 7.3 nicht zur Anwendung. Als zugelassene Beweissicherungs- und Auswertungsmethoden gelten insbesondere Vdeoauswertungssysteme, die es ermöglichen, Verkehrssituationen wahrheitsgetreu zu rekonstruieren.
2.2 Die Vorinstanz stützt ihre Beweiswürdigung insbesondere auf die von der Polizei auf Video aufgezeichnete Nachfahrmessung und auf ein Gutachten des Bundesamts für Metrologie (nachfolgend METAS).
2.2.1 Der Polizeirapport hält als Messbeginn Kilometer 4.9 auf dem Gemeindegebiet Unterengstringen fest. Das Polizeifahrzeug sei dem Beschwerdeführer mit gleichbleibendem Abstand gefolgt. Dieser sei auf einer Strecke von 1'367,2 Metern - nach Abzug einer Toleranz von 8% bzw. 12 km/h - mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 137 km/h gefahren. Die Höchstgeschwindigkeit habe 159 km/h erreicht (angefochtenes Urteil Ziff. II E. 1 S. 5 f.).
2.2.2 Gemäss dem Gutachten des METAS war das bei der Messung verwendete Gerät ordnungsgemäss geeicht und wurde mit Hilfe der Satellitennavigation überwacht. Erst ab Videosequenz REC253 könne das Tatfahrzeug infolge lückenloser filmischer Dokumentation eindeutig identifiziert werden. Das Gutachten errechnet für die erste Strecke von 523,7 Metern eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 145 km/h mit einer Ungenauigkeit von +/- 2 km/h (angefochtenes Urteil Ziff. II E. 5.1 S. 9 f.).
2.2.3 Die Vorinstanz sieht keinen Grund zur Annahme, dass die Berechnungen durch das METAS nicht korrekt erfolgten. Den unterschiedlichen Geschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge sei Rechnung getragen worden und das Resultat decke sich durchaus mit dem aufgrund der Visionierung der DVD gewonnenen optischen Eindruck. Das Gutachten habe keineswegs nur auf die im Film eingeblendeten Messangaben abgestellt. Gemäss dem Gutachten seien bei der Nachfahrt die Bestimmungen über die einzuhaltenden Abstände zwischen kontrollierendem und kontrollierten Fahrzeug nicht eingehalten worden, was jedoch die gutachterlichen Ermittlungen zur Beantwortung der vorgelegten Fragen nicht beeinflusse. Auch das Bundesgericht habe in einem neuerlichen Urteil (6B_703/2007 vom 6. Februar 2008) bestätigt, dass sich eine Geschwindigkeitsüberschreitung auch auf andere Weise nachweisen lasse, als - allein - aufgrund einer Nachfahrmessung (angefochtenes Urteil Ziff. II E. 5.2 S.10). Aufgrund der gutachterlichen Berechnungen des METAS sei erstellt, dass der Beschwerdeführer für kurze Zeit die zulässige Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h um rund 49 km/h, jedenfalls um mehr als 43 km/h, und über eine Strecke von mehr als 500 Metern um mindestens 35 km/h überschritten habe. Mit einer solchen Fahrweise werde zumindest eine erhöhte abstrakte Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer hervorgerufen, womit eine grobe Verkehrsregelverletzung vorliege (angefochtenes Urteil Ziff. II E. 6 und 7 S. 14 f.).
2.3 Der Beschwerdeführer bringt vor, die erste Instanz habe ihn des Überschreitens der zulässigen Höchstgeschwindigkeit um 49 km/h schuldig gesprochen. Demgegenüber stütze sich die Vorinstanz auf einen vom Gutachter willkürlich "herausgepickten" Messabschnitt von 523,7 Metern und halte fest, dass er auf dieser Strecke die zulässige Geschwindigkeit im Durchschnitt um mindestens 35 km/h überschritten habe. Die Vorinstanz lege nicht dar, wieso sie sich auf diesen Messbereich stütze. Gemäss Ziff. 7.6.4 der UVEK-Weisung werde bei freier Nachfahrt der arithmetische Mittelwert der gefahrenen Geschwindigkeit über die gesamte Messstrecke ermittelt. Wie im Urteil 6B_703/ 2007 (a.a.O.) zugrunde liegenden Fall müsse die gesamte Messstrecke herangezogen werden, welche vorliegend 885 Meter betrage. Auf dieser Strecke weise er eine effektive Durchschnittsgeschwindigkeit von 138,5 km/h auf. Auch wenn die unkorrekt durchgeführte Nachfahrmessung die freie richterliche Beweiswürdigung unberührt lasse, müsse zur Vermeidung eines willkürlichen Resultats die UVEK-Weisung soweit als möglich eingehalten werden. Nach Abzug der Sicherheitsmarge mittels der Beweissicherungs- und Auswertungsmethode des METAS ergebe sich ein abgerundeter relevanter Geschwindigkeitswert von 124 km/h. Eine Überschreitung von 24 km/h stelle gemäss ständiger Rechtsprechung eine einfache Verkehrsregelverletzung dar.
2.4 Art. 9 BV gewährleistet den Anspruch, von den staatlichen Organen ohne Willkür behandelt zu werden. Bei der Beweiswürdigung steht der Vorinstanz ein weiter Ermessensspielraum zu. Willkür liegt einzig vor, wenn die Behörde in ihrem Entscheid von Tatsachen ausgeht, die mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen oder auf einem offenkundigen Fehler beruhen. Dabei genügt es nicht, wenn sich der angefochtene Entscheid lediglich in der Begründung als unhaltbar erweist; eine Aufhebung rechtfertigt sich erst, wenn er auch im Ergebnis verfassungswidrig ist (BGE 127 I 38 E. 2a S. 40 f. mit Hinweisen).
2.5 Die UVEK-Weisung beansprucht für Fälle gerichtlicher Würdigung von Nachfahrkontrollen keine absolute Geltung und lässt die freie Beweiswürdigung durch die Gerichte unberührt (Ziff. 13 der UVEK-Weisung). Die teilweise Nichteinhaltung der UVEK-Weisung führt damit nicht zwingend zur Unbeachtlichkeit der Messergebnisse. Werden diese durch ein schlüssiges Gutachten bestätigt, kann hierauf abgestellt werden (Urteil 6B_703/2007 E. 5.4 a.a.O. mit Hinweisen). Gleich wie die UVEK-Weisung unterliegen auch Gutachten der freien richterlichen Beweiswürdigung. In Fachfragen darf das Gericht jedoch nur aus triftigen Gründen von einer gerichtlichen Expertise abweichen. Die Beweiswürdigung und die Beantwortung der sich stellenden Rechtsfragen ist Aufgabe des Gerichts. Dieses hat zu prüfen, ob sich auf Grund der übrigen Beweismittel und der Vorbringen der Parteien ernsthafte Einwände gegen die Schlüssigkeit der gutachterlichen Darlegungen aufdrängen. Erscheint ihm die Schlüssigkeit eines Gutachtens in wesentlichen Punkten zweifelhaft, hat es nötigenfalls ergänzende Beweise zur Klärung dieser Zweifel zu erheben. Das Abstellen auf eine nicht schlüssige Expertise bzw. der Verzicht auf die gebotenen zusätzlichen Beweiserhebungen kann gegen das Verbot willkürlicher Beweiswürdigung (Art. 9 BV) verstossen (BGE 133 II 384 E. 4.2.3 S. 391 mit Hinweisen).
2.6 Das Gutachten des METAS basiert auf einer nach Ziff. 7.4 Abs. 2 der UVEK-Weisung zugelassenen Beweissicherungs- und Auswertungsmethode, bei welcher der Sicherheitsabzug (im vorliegenden Fall 2 km/h) schon berücksichtigt ist. Entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers ist somit keine zusätzliche Sicherheitsmarge mehr abzuziehen. Sein Einwand, der Gutachter habe für die Berechnung nicht die gesamte Messstrecke herangezogen, erweist sich als unbehelflich. Denn auch auf dieser Strecke beträgt die durchschnittliche Geschwindigkeit 138,5 km/h, was nach Abzug der Sicherheitsmarge eine Geschwindigkeit von 136 km/h ergibt. Nach ständiger Rechtsprechung gilt eine Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit auf Autobahnen von mindestens 35 km/h als grobe Verkehrsregelverletzung. Deshalb ist es für den Ausgang des Verfahrens nicht entscheidend, ob die Strecke von 523,7 Metern oder die gesamte Messstrecke herangezogen wird (Art. 97 Abs. 1 BGG). Die Vorinstanz legt dar, weshalb sie auf die Schlussfolgerungen des Gutachters abstellt. Ihre Feststellung, der Beschwerdeführer habe die zulässige Höchstgeschwindigkeit um mindestens 35 km/h überschritten, ist nicht willkürlich.
3. Weiter rügt der Beschwerdeführer die Verurteilung wegen grober Verkehrsregelverletzung durch knappes Einbiegen vor ein anderes Fahrzeug nach einem Überholmanöver. Entgegen der Auffassung der Vorinstanz sei entscheidend, dass er sich nur kurzfristig unmittelbar vor dem nachfolgenden Fahrzeug befunden habe.
3.1 Nach Art. 90 Ziff. 2 SVG wird mit Freiheitsstrafe bis zu drei Jahren oder Geldstrafe bestraft, wer durch grobe Verletzung der Verkehrsregeln eine ernstliche Gefahr für die Sicherheit anderer hervorruft oder in Kauf nimmt. Der Tatbestand ist nach der Rechtsprechung objektiv erfüllt, wenn der Täter eine wichtige Verkehrsvorschrift in objektiv schwerer Weise missachtet und die Verkehrssicherheit ernstlich gefährdet. Subjektiv erfordert der Tatbestand von Art. 90 Ziff. 2 SVG nach der Rechtsprechung ein rücksichtsloses oder sonst schwerwiegend verkehrswidriges Verhalten, d.h. ein schweres Verschulden, bei fahrlässigem Handeln mindestens grobe Fahrlässigkeit (BGE 131 IV 133 E. 3.2 S. 136 mit Hinweisen).
3.2 Die Vorinstanz führt aus, der Beschwerdeführer habe beim sehr knappen Wechsel von der (mittleren) Überholspur auf die Normalspur und direkt vor einen auf dieser Spur befindlichen Lieferwagen, unmittelbar vor dem Verlassen der Autobahn, eine erhöhte abstrakte Gefahr geschaffen. Dass er sich nur kurzfristig unmittelbar vor dem nachfolgenden Fahrzeug befunden habe, ändere nichts an der Gefährlichkeit dieser Situation. Insofern seien auch allfällige Streckenberechnungen obsolet. Das Gutachten halte fest, dass der Beschwerdeführer bei einer durchschnittlichen Mindestgeschwindigkeit von 90 km/h einen Abstand von maximal 0,4 Sekunden aufgewiesen habe. Dies entspreche 10 Metern bzw. nur "1/9 Tacho", weshalb er den Minimalabstand von "1/6 Tacho" klar unterschritten habe. Das Filmmaterial zeige, dass das Fahrmanöver des Beschwerdeführers eine erhöhte abstrakte Gefährdung hervorgerufen habe. In subjektiver Hinsicht erscheine sein Verhalten zumindest als grob fahrlässig, zumal er den erwähnten Lieferwagen noch auf der Höhe der Ausfahrtsstrecke überholt habe, statt seine Geschwindigkeit rechtzeitig zu drosseln und hinter dem Lieferwagen die Autobahn zu velassen. Dieses Manöver sei als grobe Verkehrsregelverletzung im Sinne von Art. 90 Ziff. 2 SVG i.V.m. Art. 34 Abs. 3 SVG und Art. 10 Abs. 2 VRV zu qualifizieren (angefochtenes Urteil Ziff. II E. 9 S. 18 f.).
3.3 Der Beschwerdeführer bringt vor, abgesehen von der "1/6 Tacho"-Regel würden sich die Kriterien für die Beurteilung von zu kleinen Abständen beim Wiedereinbiegen nach einem Überholmanöver nach den Kriterien für den zu geringen Abstand zum Vordermann beim Hintereinanderfahren richten. Das Bundesgericht verlange für die Begründung als grobe Verkehrsregelverletzung beim Hintereinanderfahren, dass die Unterschreitung des Mindestabstandes auf einer Strecke von mindestens 300 Metern daure. Er habe sich jedoch nur auf einer kürzeren Strecke vor dem nachfolgenden Fahrzeug befunden, so dass die objektiven Voraussetzungen für eine grobe Verkehrsregelverletzung nicht erfüllt seien.
3.4 Gemäss Art. 34 Abs. 3 SVG hat der Führer, der seine Fahrtrichtung ändern will, wie zum Wechseln des Fahrstreifens, auf die ihm nachfolgenden Fahrzeuge Rücksicht zu nehmen. Nach der Rechtsprechung gilt dieses Gebot für jede Richtungsänderung. Der nach rechts abbiegende Fahrzeuglenker ist jedoch aufgrund des Vertrauensgrundsatzes (Art. 26 Abs. 1 SVG) nicht zur Beobachtung des nachfolgenden Verkehrs verpflichtet. Dies gilt aber nicht, wenn er eine für andere Verkehrsteilnehmer unklare oder gefährliche Verkehrslage schafft (BGE 97 IV 34 S. 35).
3.5 Die Vorinstanz begründet die gefährliche Verkehrslage mit dem ungenügenden Abstand. Gemäss Art. 34 Abs. 4 SVG ist gegenüber allen Strassenbenützern ausreichender Abstand zu wahren. Das Bundesgericht hat keine allgemeinen Grundsätze zur Frage entwickelt, bei welchem Abstand in jedem Fall eine grobe Verkehrsregelverletzung im Sinne von Art. 90 Ziff. 2 SVG anzunehmen ist (BGE 131 IV 133 E. 3.1 S. 135 f. mit Hinweisen). Entgegen dem Einwand des Beschwerdeführers ist die Begründung einer groben Verkehrsregelverletzung auch möglich, wenn die Unterschreitung des Mindestabstandes auf einer Strecke von weniger als 300 Metern andauert. Gemäss den vorinstanzlichen Ausführungen ändert die Tatsache, dass sich der Beschwerdeführer nur auf einer kurzen Strecke vor dem Lieferwagen befunden hat, nichts an der Gefährlichkeit der Situation. In subjektiver Hinsicht würdigt die Vorinstanz das Verhalten des Beschwerdeführers als zumindest grob fahrlässig. Die Rüge, die Vorinstanz habe durch die Bejahung der groben Verkehrsregelverletzung Bundesrecht verletzt, erweist sich nach dem Gesagten als unbegründet.
4. Somit ist die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens sind die Gerichtskosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
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, 13. Januar 2009
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Binz