Sachverhalt:
A. X._ erstattete am 4. Dezember 2009 bei der Stadtpolizei Zürich gegen ihren Ehemann A._ Anzeige wegen eventuellen am gemeinsamen Sohn B._ (geboren am 26. Oktober 2007) begangenen sexuellen Handlungen. Die Vormundschaftsbehörde der Stadt Zürich richtete mit Beschluss vom 17. Dezember 2009 eine Vertretungsbeistandschaft für B._ ein.
B. Die Staatsanwaltschaft Zürich-Limmat stellte das Strafverfahren gegen A._ nach durchgeführter Untersuchung mit Verfügung vom 19. März 2010 ein. Dagegen rekurrierte X._. Das Obergericht des Kantons Zürich trat mit Beschluss vom 4. November 2010 auf den Rekurs nicht ein.
C. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, der Beschluss des Obergerichts sei aufzuheben. Es sei festzustellen, dass sie zur Einreichung des Rekurses legitimiert gewesen sei. Die Sache sei an die Vorinstanz zur materiellen Beurteilung des Rekurses zurückzuweisen.
Erwägungen:
1. Der angefochtene Beschluss datiert vom 4. November 2010. Betreffend die Fragen der Zuständigkeit sowie der Legitimation ist das bis zum 31. Dezember 2010 geltende Recht anwendbar (Art. 132 Abs. 1 BGG). Für die Behandlung der Beschwerde ist die Strafrechtliche Abteilung zuständig (Art. 33 lit. c des Reglements für das Bundesgericht vom 20. November 2006 [BGerR; SR 173.110.131] in der bis zum 31. Dezember 2010 geltenden Fassung).
1.1 Gemäss Art. 81 Abs. 1 BGG ist zur Beschwerde in Strafsachen berechtigt, wer am vorinstanzlichen Verfahren teilgenommen oder keine Möglichkeit zur Teilnahme erhalten (lit. a) und ein rechtlich geschütztes Interesse an der Aufhebung oder Änderung des angefochtenen Entscheids hat (lit. b). Nach aArt. 81 Abs. 1 lit. b Ziff. 5 BGG ist das Opfer beschwerdebefugt, wenn der angefochtene Entscheid sich auf die Beurteilung seiner Zivilansprüche auswirken kann. Opfer ist jede Person, die durch eine Straftat in ihrer körperlichen, sexuellen oder psychischen Integrität unmittelbar beeinträchtigt worden ist (Art. 1 Abs. 1 OHG). Der minderjährige Sohn der Beschwerdeführerin hat Opferstellung im Sinne des Opfergesetzes. Bei der Geltendmachung von Verfahrensrechten (aArt. 37 OHG) werden die Eltern des Opfers dem Opfer gleichgestellt, soweit ihnen Zivilansprüche gegenüber dem Täter zustehen (aArt. 39 OHG).
1.2 Die Frage, ob die Beschwerdeführerin in eigenen Zivilansprüchen betroffen ist, ist strittig und bildete Gegenstand des vorinstanzlichen Verfahrens. Die Vorinstanz verneinte insoweit die Legitimation der Beschwerdeführerin. Unabhängig von der Berechtigung in der Sache selbst ist die Beschwerdeführerin befugt, die Verletzung von Verfahrensrechten geltend zu machen, deren Missachtung eine formelle Rechtsverweigerung darstellt. Das nach Art. 81 Abs. 1 lit. b BGG erforderliche rechtlich geschützte Interesse ergibt sich damit vorliegend aus der Berechtigung, am Verfahren teilzunehmen. Die Beschwerdebefugnis der Beschwerdeführerin ist zu bejahen (BGE 136 IV 29 E. 1.9 S. 40 mit Hinweisen).
2. Die Beschwerdeführerin rügt die Verletzung von aArt. 39 OHG.
2.1 Die Vorinstanz erwägt, die Beschwerdeführerin mache Schadenersatz für die Kosten im Zusammenhang mit dem Untersuchungsverfahren geltend. Dabei handle es sich um Aufwendungen, welche der Beschwerdeführerin aufgrund des vorgeworfenen sexuellen Missbrauchs des potentiell Direktgeschädigten B._ und ihrer Beziehung zu ihm entstanden seien. Für diese Reflexschäden sei kein Schadenersatz zu leisten. Ebensowenig könne die Beschwerdeführerin Genugtuung beanspruchen. Es bestünden keine Hinweise auf eine solch erhebliche Persönlichkeitsbeeinträchtigung, welche einen Anspruch begründen würden (angefochtener Beschluss E. II. S. 6 f.).
2.2 Die Beschwerdeführerin bringt vor, sie sei in ihrer Persönlichkeit speziell schwer verletzt. Ihr Sohn sei noch sehr klein und entsprechend unterstützungsbedürftig. Bleibende Folgen des Erlebten seien wahrscheinlich und die Auswirkungen sehr langandauernd. Als sorgeberechtigte Mutter sei sie verpflichtet, das Opfer mindestens bis zu seiner Mündigkeit zu betreuen. Ihr Ehemann, welcher der Straftaten an ihrem gemeinsamen Kind beschuldigt werde, habe massiv gegen seine ehelichen Beistands- und Treuepflichten verstossen und sie als Ehefrau in ihrer Persönlichkeit widerrechtlich verletzt. Deshalb habe sie Anspruch auf Schadenersatz gegenüber ihrem Ehemann. Die Vorinstanz qualifiziere in willkürlicher Weise die geltend gemachten Zivilansprüche pauschal als Reflexschaden, ohne auf die einzelnen Positionen einzugehen.
2.3 Gemäss aArt. 37 Abs. 1 lit. b OHG i.V.m. aArt. 39 OHG können die Angehörigen des Opfers, denen zivilrechtliche Ansprüche gegenüber dem Täter zustehen, den Entscheid eines Gerichts verlangen, wenn das Verfahren nicht eingeleitet oder eingestellt wurde. Bei den zivilrechtlichen Ansprüchen muss es sich um solche handeln, welche der berechtigten Person unabhängig vom Anspruch des direkten Opfers gegenüber dem Täter zustehen. Dazu gehören im Konkreten die selbstständigen Ansprüche der Angehörigen gegen den Täter auf Ersatz des Versorgerschadens (Art. 45 Abs. 3 OR) oder auf Leistung einer Geldsumme als Genugtuung (Art. 47 und 49 OR) sowie Zivilansprüche, welche beim Tod des Opfers durch Erbgang auf die Angehörigen übergegangen sind (vgl. BGE 126 IV 42 E. 3b S. 45 mit Hinweisen). Für die Beschwerdeberechtigung kann nicht ein exakter Nachweis der Zivilforderungen verlangt werden, da über deren Bestand erst im Sachurteil entschieden wird. Der Bestand von Zivilforderungen ist daher lediglich glaubhaft zu machen (Urteil 1B_122/2010 vom 13. August 2010 E. 2.3.1; vgl. auch EVA WEISHAUPT, Die verfahrensrechtlichen Bestimmungen des Opferhilfegesetzes, Zürich 1998, S. 48).
2.3.1 Die von der Beschwerdeführerin geltend gemachten Schadenersatzansprüche beziehen sich auf die Kosten, welche ihr im Zusammenhang mit dem Strafverfahren bzw. der Therapie des potentiellen Opfers entstanden sind (Lohnausfall, Prozess- und Vertreterkosten, Kinderbetreuungskosten, Spesenersatz). Der Ersatz dieser Kosten steht ihr nicht unabhängig vom Anspruch des direkten Opfers gegenüber dem Täter zu. Die Vorinstanz qualifiziert die genannten Aufwendungen demnach zu Recht als Reflexschäden. Entgegen der Auffassung der Beschwerdeführerin sind solche auch bei besonderer Hilflosigkeit des Opfers nicht ersatzfähig (vgl. BGE 126 III 521 E. 2a S. 522 mit Hinweisen).
2.3.2 Wer in seiner Persönlichkeit widerrechtlich verletzt wird, hat Anspruch auf Leistung einer Geldsumme als Genugtuung, sofern die Schwere der Verletzung es rechtfertigt und diese nicht anders wieder gutgemacht worden ist (Art. 49 Abs. 1 OR). Nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung haben die nahen Angehörigen einer körperlich geschädigten Person Anspruch auf Ersatz des deswegen erlittenen seelischen Schadens, wenn dieser aussergewöhnlich ist. Der Ansprecher muss in seiner Persönlichkeit widerrechtlich verletzt und gleich schwer oder schwerer betroffen sein als im Falle der Tötung eines Angehörigen. Bemessungskriterien sind namentlich die Art und Schwere der Verletzung, die Intensität und Dauer der Auswirkungen auf die Persönlichkeit des Betroffenen sowie der Grad des Verschuldens des Schädigers (BGE 125 III 412 E. 2a S. 417).
Vorliegend ist es kaum denkbar, dass die (behaupteten) sexuellen Übergriffe auf den minderjährigen Sohn der Beschwerdeführerin derart massiv sind, dass ihr aus eigenem Recht Genugtuungsansprüche zustehen könnten. Das Bundesgericht schliesst zwar in einem neuerlichen Entscheid nicht a priori aus, dass Eltern (mutmasslich) misshandelter Kinder Genugtuungsansprüchen zustehen könnten. Es hielt aber fest, dass nur ausserordentlich gravierende Übergriffe eigene Genugtuungsansprüche der Angehörigen begründen würden (Urteil 1B_122/2010 vom 13. August 2010 E. 2.3.2; vgl. auch Urteil 6B_588/2007 vom 11. April 2008 E. 1.2.4). Die Einstellungsverfügung bezog sich auf den Tatbestand der sexuellen Handlungen mit Kindern im Sinne von Art. 187 StGB. Die einzigen belastenden Beweismittel waren die Aussagen der Beschwerdeführerin, die detailreich ihre Beobachtungen betreffend die Verhaltensauffälligkeiten ihres Sohnes beschrieb, indessen gemäss ihren eigenen Aussagen nie Zeugin eines konkreten Übergriffs wurde und somit weder einen solchen nennen noch einen Missbrauchsvorfall beschreiben konnte (vgl. Einstellungsverfügung vom 19. März 2010 E. 9 S. 3). Auch die vorliegende Beschwerde zeigt nicht auf, inwiefern die angeblichen sexuellen Handlungen äusserst massiv gewesen sein sollen. Zwar können die späteren Auswirkungen für das potentielle Opfer nicht abschliessend beurteilt werden. Gestützt auf die Ausführungen der Beschwerdeführerin sind jedoch schwerste und dauernde körperliche und psychische Schäden ihres Sohnes, welche eigene Genugtuungsansprüche begründen würden, nicht vorstellbar.
2.4 Der Beschwerdeführerin stehen nach dem Gesagten keine eigenen Zivilansprüche gegen den mutmasslichen Täter zu. Der angefochtene Beschluss verstösst nicht gegen Bundesrecht.
3. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens sind die Gerichtskosten der Beschwerdeführerin aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 10. Mai 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Mathys Binz