Faits:
A. A.a X._, né en 1971 à F._ (Arabie Saoudite), ressortissant d'Arabie Saoudite, et dame X._, née en 1972 au Caire (Egypte), ressortissante de Jordanie, se sont mariés en 1992 à F._.
Les époux, qui s'étaient connus durant leurs études en Suisse, se sont installés dans l'appartement du sixième étage de l'immeuble rue G._ à H._, propriété du père de l'époux.
Trois enfants, nés à Meyrin, sont issus de leur union, à savoir A._ le ***1996, B._ le ***1999 et C._ le ***2000. Ils ont été scolarisés dans la section anglophone du Collège D._, à Y._.
A.b Le 1er juillet 2008, les époux ont signé, devant notaire à H._, un "contrat de divorce" par lequel ils ont adopté le régime matrimonial de la séparation de biens, se sont engagés à ne pas s'opposer à une éventuelle demande en divorce formée par l'un ou l'autre, sont convenus du montant de 1'000'000 fr. que l'époux verserait à l'épouse à titre de contribution unique, "en règlement de toutes créances et de toutes prétentions, présentes ou futures, y compris les prétentions alimentaires". En cas de divorce, l'autorité parentale et la garde sur les enfants revenaient au père, les relations personnelles des enfants avec la mère étant prévues chaque premier et troisième week-end du mois ainsi que la moitié des vacances scolaires. Dans une disposition spécifique, l'épouse a déclaré comprendre la portée et les conséquences du contrat, n'avoir fait l'objet d'aucune pression à sa signature et renoncer à toute prétention ou à tout autre droit à l'égard de l'époux, "à l'exception de ceux découlant du présent contrat". Enfin, sous le titre "for et droit applicable", les parties ont reconnu la compétence des tribunaux genevois "pour tout litige qui pourrait survenir entre elles".
Le 2 novembre 2009, l'épouse a invalidé ce contrat pour vices de la volonté.
A.c A partir du mois de mars 2009, l'épouse a fait chambre séparée et emménagé dans l'appartement du deuxième étage de l'immeuble rue G._ à H._.
B. B.a Le 20 mai 2009, l'épouse s'est rendue à F._, en compagnie des enfants, en avion privé propriété de son époux. Son passeport et ceux des employés de maison ont été recueillis durant le voyage par le professeur d'arabe des enfants. L'épouse accuse son mari de l'avoir rapatriée de force en Arabie Saoudite et retenue contre son gré dans ce pays, notamment en lui retirant ses documents d'identité, d'autant qu'une autorisation écrite de l'époux est nécessaire à la délivrance par les autorités saoudiennes d'un permis de voyager, attaché au passeport, pour sortir du pays.
B.b Les enfants ont été soumis, le 23 mai 2009, à une évaluation auprès de E._ School of F._, en vue de leur inscription dans cette école. Ils sont revenus à H._ le 24 mai 2009, sans leur mère, pour terminer l'année scolaire au Collège D._. Ils sont repartis à F._ le 26 juin 2009 et ont rejoint leur père à Cannes le 6 juillet 2009. Ils ont ensuite séjourné, du 10 au 27 juillet 2009 dans un camp d'été en Ecosse interrompu en raison de la grippe H1N1, puis ont rejoint leur père à Cannes. Ils ont ensuite passé des vacances auprès de lui durant une quinzaine de jours en France avant de retourner à F._ le 18 août 2009.
B.c Le 20 août 2009, le père a fait annuler l'inscription des enfants au Collège D._ pour l'année scolaire 2009-2010.
C. Le 30 août 2009, l'époux a demandé à la Cour de F._ qu'elle prononce le divorce des époux dans les conditions du "contrat de divorce" du 1er juillet 2008.
D. Le 28 septembre 2009, l'époux a inscrit les enfants auprès de E._ School of F._. Le début des cours, qui devaient commencer le 28 septembre 2009, a été repoussé respectivement au 10 octobre 2009 (école secondaire) et au 17 octobre 2009 (école primaire), en raison de l'épidémie de grippe H1N1.
Les enfants, qui étaient revenus à H._ le 20 septembre 2009, devaient repartir en principe pour F._ le 8 octobre 2009.
E. E.a Le 5 octobre 2009, l'épouse, qui était rentrée à H._ au début du mois d'octobre, a déposé une requête de mesures protectrices de l'union conjugale accompagnée d'une requête d'extrême urgence, ainsi qu'une plainte pénale pour enlèvement de mineurs. Elle a sollicité l'autorisation de vivre séparée, la jouissance de l'immeuble rue G._, la garde des enfants, assortie d'une curatelle d'organisation et de surveillance du droit de visite du père qui devait s'exercer en Suisse, sous la surveillance d'un tiers, après dépôt du passeport en mains du curateur, le versement d'une contribution à l'entretien de la famille de 90'000 fr. par mois et une provisio ad litem de 50'000 fr.
E.b Par décision du 12 octobre 2009, le tribunal de première instance a rejeté la requête de mesures préprovisoires urgentes.
E.c A réception de cette décision, le 19 octobre 2009, la procédure pénale ayant été classée par le Procureur général genevois le 14 octobre 2009 et l'épouse ayant retiré son recours à la Chambre d'accusation, les enfants ont quitté H._, en avion privé, pour F._.
Le 20 octobre 2009, l'épouse a déposé une nouvelle plainte pénale pour enlèvement de mineurs. Considérant que l'issue de la procédure de mesures protectrices de l'union conjugale constituait un préalable à l'examen de la prévention d'enlèvement de mineurs, le Procureur général a ordonné la suspension de la procédure pénale.
Les enfants ont commencé l'école privée à F._ le 24 octobre 2009.
Le 17 novembre 2009, l'époux a informé l'Office cantonal de la population de H._ que les trois enfants et lui-même "abandonnent leur domicile de H._ pour prendre domicile à F._, Arabie Saoudite, où les enfants sont maintenant scolarisés". Il s'est toutefois réservé le droit de solliciter à nouveau les permis d'établissement pour les enfants et lui, dans le délai légal, "au cas où la scolarité ne se passerait pas comme prévu en Arabie Saoudite".
E.d Lors de l'audience de comparution personnelle qui s'est déroulée le 18 novembre 2009 devant le Tribunal de première instance de Genève, l'épouse, qui avait entre-temps trouvé un logement, a renoncé à solliciter l'appartement conjugal. L'époux a requis la suspension de la procédure dans l'attente de l'issue de la plainte pénale du 20 octobre 2009 et soulevé une exception d'incompétence à raison du lieu pour statuer sur le sort des enfants. Il a précisé qu'il n'existe pas de mesures provisoires en droit saoudien, de sorte qu'il n'en sera pas prononcé dans ce pays avant le divorce.
F. Le 22 décembre 2009, l'épouse a déposé devant le Tribunal de première instance de Genève une demande unilatérale en divorce, assortie d'une requête de mesures préprovisoires urgentes. Cette requête a été rejetée par ordonnance du 18 janvier 2010; le recours en matière civile interjeté contre celle-ci a été déclaré irrecevable, faute d'épuisement des moyens de droit cantonal, par arrêt du 3 juin 2010 (5A_155/2010).
G. Par jugement "à titre partiel" du 27 janvier 2010, rendu sur mesures protectrices de l'union conjugale et portant uniquement sur la suspension de la procédure et sur la compétence des tribunaux suisses pour statuer sur le sort des enfants, le Tribunal de première instance du canton de Genève a rejeté la requête de suspension et s'est déclaré incompétent ratione loci pour statuer sur la garde des enfants, les relations personnelles avec le parent non gardien et l'entretien des enfants par celui-ci, la résidence habituelle des enfants se trouvant à F._.
Par arrêt du 12 août 2010, sur mesures provisoires de l'art. 10 LDIP, la Cour de justice du canton de Genève a réformé ce jugement et constaté la compétence des tribunaux de Genève pour statuer sur les mesures de protection des enfants, ceux-ci ayant leur résidence habituelle à H._.
H. L'époux interjette le 17 septembre 2010 un recours en matière civile au Tribunal fédéral contre cet arrêt, concluant à sa réforme en ce sens que les juridictions genevoises ne sont pas compétentes pour statuer sur les mesures de protection des enfants des parties; subsidiairement, il conclut à l'annulation de l'arrêt attaqué et au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Il se plaint, s'agissant de deux points de fait, d'une appréciation arbitraire des preuves, ainsi que d'une application arbitraire de l'art. 7 al. 2 de la Convention de La Haye.
Considérant en droit:
1. 1.1 La décision attaquée porte sur la compétence des autorités genevoises pour statuer provisoirement sur le sort des enfants. Il s'agit d'une décision préjudicielle ou incidente portant sur la compétence, notifiée séparément, qui peut dès lors faire l'objet d'un recours immédiat au Tribunal fédéral (art. 92 al. 1 LTF). La décision attaquée a été rendue en matière civile au sens de l'art. 72 al. 1 LTF dans une affaire non pécuniaire. Le recours a été déposé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF), contre une décision prise en dernière instance cantonale par le tribunal supérieur du canton de Genève (art. 75 LTF). Le recours en matière civile est donc en principe recevable.
1.2 Comme l'arrêt attaqué porte sur des mesures provisionnelles au sens de l'art. 98 LTF (ATF 133 III 393 consid. 5 p. 396, 585 consid. 3.3 p. 587), la partie recourante ne peut dénoncer que la violation de droits constitutionnels. Le Tribunal fédéral n'examine que les griefs qui ont été invoqués et motivés (art. 106 al. 2 LTF), à savoir expressément soulevés et exposés de manière claire et détaillée (ATF 133 IV 286 consid. 1.4 p. 287). Il n'entre pas en matière sur les critiques de nature appellatoire (ATF 133 III 589 consid. 2 p. 591/592). Le recourant qui se plaint d'arbitraire ne saurait, dès lors, se borner à critiquer la décision attaquée comme il le ferait en instance d'appel, où l'autorité de recours jouit d'une libre cognition; il ne peut, en particulier, se contenter d'opposer sa thèse à celle de la juridiction cantonale, mais doit démontrer, par une argumentation précise, que cette décision repose sur une application de la loi ou une appréciation des preuves manifestement insoutenables (ATF 134 II 349 consid. 3 p. 352 et les arrêts cités).
Quant à l'appréciation des preuves et la constatation des faits, le Tribunal fédéral se montre réservé, vu le large pouvoir qu'il reconnaît en la matière aux autorités cantonales (ATF 120 Ia 31 consid. 4b p. 40; 104 Ia 381 consid. 9 p. 399 et les arrêts cités). Il n'intervient, du chef de l'art. 9 Cst., que si le juge n'a manifestement pas compris le sens et la portée d'un moyen de preuve, a omis sans motifs objectifs de tenir compte de preuves pertinentes ou a opéré, sur la base des éléments recueillis, des déductions insoutenables; encore faut-il que la correction du vice soit susceptible d'influer sur le sort de la cause (ATF 129 I 8 consid. 2.1 p. 9).
2. 2.1 Sur mesures protectrices, le tribunal de première instance avait considéré, sur la base des art. 79 al. 1 et 85 al. 1 LDIP et de la Convention de La Haye du 19 octobre 1996 concernant la compétence, la loi applicable, la reconnaissance, l'exécution et la coopération en matière de responsabilité parentale et de mesures de protection des enfants (CLaH 96; RS 0.211.231.011) - à laquelle l'Arabie Saoudite n'est pourtant pas partie -, qu'il était incompétent, la résidence habituelle des enfants se trouvant à F._ au vu du projet de les scolariser dans cette ville, projet qui s'est concrétisé, et en dépit du fait que l'épouse n'était désormais plus d'accord avec ce projet.
La cour cantonale a considéré que, faute d'éléments suffisants, il est prématuré de se prononcer définitivement sur la possibilité de reconnaître en Suisse le jugement de divorce d'Arabie Saoudite et donc que des mesures protectrices ne peuvent être prises sur la base de l'art. 46 LDIP. En revanche, des mesures provisoires peuvent être prononcées en application de l'art. 10 LDIP. Saisie du seul sort des enfants, qui est l'objet du jugement partiel, elle a considéré que les enfants avaient leur résidence habituelle à H._ au moment du dépôt de la requête de mesures protectrices le 5 octobre 2009, que la perpetuatio fori s'applique en cas de transfert de la résidence habituelle de l'enfant en cours de procédure dans un État non partie à la Convention de La Haye (du 5 octobre 1961 concernant la compétence des autorités et la loi applicable en matière de protection des mineurs de 1961 [RS 0.211.231.01], comme de 1996 [CLaH 96]) et donc que les tribunaux genevois demeurent compétents.
Pour admettre la résidence habituelle des enfants à H._, la cour cantonale a constaté qu'ils ont été scolarisés au Collège D._ à Y._ jusqu'à la fin de l'année scolaire 2009, qu'ils ont passé les vacances d'été 2009 entre H._, l'Ecosse, Cannes et F._, qu'ils séjournent à F._ depuis le 20 octobre 2009 et ont recommencé l'école auprès de E._ School of F._ le 24 octobre 2009. Leur départ, non définitif, de H._ a été annoncé à l'Office cantonal de la population le 17 novembre 2009. C'est dire qu'à la date du dépôt de la requête de l'épouse le 5 octobre 2009, les enfants, qui avaient jusque-là suivi leur scolarité à H._, avaient conservé leur résidence habituelle dans cette ville. Les séjours dans leur pays d'origine au début du mois de juillet et à fin août / début septembre 2009 ne permettent pas de considérer que F._ constituait à ce moment le lieu effectif de leur vie. Leur inscription dans l'école privée à F._ est en effet intervenue à la fin du mois de septembre 2009, alors qu'ils se trouvaient précisément à H._, et ils n'ont recommencé l'école à F._ que le 24 octobre 2009. La question de l'éventuel transfert de la résidence habituelle des enfants en Arabie Saoudite après le 24 octobre 2009 et après l'annonce de leur départ à l'Office cantonal de la population, qui n'est, quoi qu'il en soit, pas définitif, le 17 novembre 2009 peut rester indécise dans le cas particulier, les tribunaux genevois saisis conservant leur compétence dans le sens de la perpetuatio fori.
Enfin, la cour cantonale a estimé que, "au demeurant", les enfants ont été déplacés de manière illicite par le père, contre la volonté de la mère, alors que les parents, toujours mariés, étaient détenteurs en commun de l'autorité parentale et que le père n'était pas investi de la garde des enfants. Certes, l'art. 7 CLaH 96 relatif au déplacement et au non-retour illicite de l'enfant n'est pas applicable dans le cas particulier, l'Arabie Saoudite n'étant pas partie à ce traité; il n'en reste pas moins que ces circonstances s'opposent clairement, en référence à une disposition conventionnelle qui codifie un principe de portée générale, à admettre le transfert de la résidence habituelle des enfants en Arabie Saoudite, étant rappelé que la mère a déposé plainte pénale du chef d'enlèvement de mineurs le lendemain de leur départ de Suisse.
2.2 Le recourant s'en prend tant à l'admission de la résidence habituelle des enfants à H._ qu'à celle d'un déplacement illicite de ceux-ci. En ce qui concerne la résidence habituelle, il se plaint d'arbitraire dans l'établissement des faits quant au moment de leur inscription à l'école de F._; puis, sous couvert d'appréciation arbitraire des preuves, il reproche à la Cour de justice d'avoir appliqué arbitrairement la notion de résidence habituelle. Il estime également qu'il y a arbitraire dans l'application de la CLaH 96 dès lors que le déplacement en Arabie Saoudite le 19 octobre 2009 a été tenu pour illicite au seul motif que son épouse s'y est opposée.
3. Le recourant reproche tout d'abord à la cour cantonale d'avoir retenu, de manière arbitraire, que ses enfants ont été inscrits au sein de l'École E._ de F._ exclusivement par lui-même et seulement le 28 septembre 2009.
3.1 Selon lui, cette constatation de fait serait en contradiction avec l'ensemble du dossier. Il se réfère à cet égard à deux documents établis par le directeur de cette école, les 27 octobre 2009 et 22 février 2010, desquels il ressortirait que les parents ont inscrit les enfants en mai 2009, respectivement que les formulaires d'immatriculation visant les inscriptions des enfants ont été reçus le 5 mai 2009, ceux-ci ayant été soumis à une évaluation - obligatoire - qui s'est déroulée du 21 au 23 mai 2009. Selon le recourant, le fait que les enfants aient été inscrits au mois de mai 2009 avec la participation de leur mère est un élément fondamental sur la base duquel le juge de première instance a retenu que le déplacement de ceux-ci s'inscrivait dans le cadre d'un projet formé en commun par les parties et que les enfants y avaient leur résidence habituelle depuis, à tout le moins, le 18 août 2009.
3.2 Du document établi le 22 février 2010 par le directeur de l'école, il ressort ce qui suit:
"Les formulaires d'immatriculation visant les inscriptions de A._, B._ et C._ à l'Ecole E._ de F._ ont été reçus le 5 mai 2009. Les formulaires étaient signés par le père des garçons.
Une fois que nous recevons ces formulaires, notre procédure consiste à fixer une évaluation pour s'assurer que les candidats sont aptes à l'admission. En conséquence, une séance d'évaluation des enfants a été fixée et s'est déroulée entre le 21 et le 23 mai 2009. Les garçons ont passé l'évaluation et ont été considérés comme admissibles. Cependant, aucun enfant saoudien ne peut être admis dans notre école sans une autorisation de présence délivrée par le Ministère de l'Education. Notre règlement d'admission est très clair à ce sujet et prévoit qu'aucune place ne sera accordée avant la réception de cette autorisation.
Nous n'avons plus eu de contact avec la famille qui n'a démontré plus aucun intérêt concernant l'inscription jusqu'en septembre où le représentant du père nous a contacté pour nous informer qu'ils procédaient aux demandes d'autorisations et voulaient confirmer leur intérêt dans l'obtention de places au sein de l'école. Il n'y a eu aucun contact de la part de la mère à ce moment, et les formulaires d'inscription reçus en mai 2009 ont été modifiés par le père, effaçant tous les détails concernant les contacts de la mère, et indiquant que l'école devrait faire suivre les informations concernant les garçons uniquement au père, à la nounou - Mme I._ - et à M. J._ du bureau privé du père.
Comme mentionné précédemment, l'année académique de notre école pour l'année 2009-2010 a commencé le 26 septembre, étant précisé qu'à ce moment nous n'avions toujours par reçu ladite permission du Ministère de l'éducation qui nous permettait d'accepter les enfants. Toutefois, en raison d'un Décret royal promulgué suite à l'expansion de la grippe H1N1, la rentrée a dû être reportée. Notre école secondaire (de 7 à 13 ans) a ouvert ses classes le samedi 10 octobre, et notre école primaire (de 0 à 6 ans), le samedi 17 octobre 2009. Les permissions aux fins d'intégrer l'école ont été reçues en date du 12 octobre 2009, et les lettres d'admission leurs ont été signifiées le 13 octobre. Les enfants ont commencé l'école en date du 24 octobre 2009 (...)".
Vu la teneur de ce document, le recourant ne peut reprocher à la cour cantonale d'avoir arbitrairement apprécié les preuves en ne retenant pas que les enfants auraient été inscrits à l'Ecole E._ de F._ en mai 2009 comme il le soutient. Si l'inscription des enfants a, certes, été envisagée par leurs deux parents au mois de mai 2009, aucune démarche n'a été effectuée ensuite par eux deux. Les formalités ont été reprises par le recourant seul, au mois de septembre 2009.
4. Le recourant critique ensuite le refus de la cour cantonale d'admettre que les enfants se soient constitués une résidence habituelle à F._ en été 2009.
4.1 La résidence habituelle d'un enfant se détermine d'après le centre effectif de vie de l'enfant et de ses attaches. Celui-là peut résulter soit de la durée de fait de la résidence et des relations ainsi créées, soit de la durée envisagée de la résidence et de l'intégration attendue (arrêts 5P.367/2005 du 15 novembre 2005 consid. 5.1, in Fampra.ch 2006 p. 474; 5P.128/2003 du 23 avril 2003 consid. 3.2, in Fampra.ch 2003 p. 720 et les références; ATF 110 II 119 consid. 3 p. 122). Un séjour de six mois crée en principe une résidence habituelle; la résidence peut également devenir habituelle sitôt après le changement du lieu de séjour, si elle est destinée à être durable et à remplacer le précédent centre d'intérêt (arrêts 5A_650/2009 du 11 novembre 2009 consid. 5.2, in SJ 2010 I p. 193; 5A_220/2009 du 30 juin 2009 consid. 4.1.2, in SJ 2010 I p. 169 et les références; Marco Levante; Wohnsitz und gewöhnlicher Aufenthalt im internationalen Privat- und Zivilprozessrecht der Schweiz, 1998, p. 199/200; Pirrung, in Kommentar zum Bürgerlichen Gesetzbuch mit Einführungsgesetz und Nebengesetzen EGBGB/IPR, Vorbem C-H zu Art. 19 EGBGB [Internationales Kindschaftsrecht 2], n° D35). La résidence habituelle se détermine d'après des faits perceptibles de l'extérieur, non pas selon le facteur de la volonté, et doit être définie pour chaque personne séparément (ATF 129 III 288 consid. 4.1; arrêt 5C.192/1998 du 18 décembre 1998 consid. 3/b aa, in SJ 1999 I p. 222).
4.2 Le recourant reproche à la cour cantonale d'avoir retenu que les enfants, lorsqu'ils se sont déplacés en Arabie Saoudite au mois de juillet et août 2009 [recte: juin et août/septembre 2009], n'y ont pas établi de résidence habituelle, pour le motif que, à ces moments-là, la perspective qu'ils y demeurent n'était pas établie et qu'il ne s'agissait dès lors que de simples séjours estivaux comparables à ceux effectués en France et en Grande-Bretagne. Les juges précédents auraient fondé leur constat exclusivement sur le fait que les enfants auraient été inscrits dans l'établissement précité seulement à la fin du mois de septembre 2009. Dès lors qu'ils y ont été inscrits en mai 2009, il y aurait lieu de retenir que les enfants se sont installés définitivement en Arabie Saoudite lors de leurs séjours en juin et août. En outre, la cour cantonale aurait fait totalement abstraction, d'une part, du fait que, durant tout l'été 2009 et déjà depuis le mois de mai 2009, l'intimée se trouvait en Arabie Saoudite; elle s'y serait nécessairement rendue parce que, à l'origine du moins, les parties entendaient y demeurer quelque temps, raison pour laquelle elles y auraient inscrit leurs enfants dans une école. D'autre part, les juges précédents auraient négligé de prendre en considération le fait que les enfants auraient dû rester à F._ pour y reprendre l'école le 28 septembre 2009, qu'ils sont finalement retournés à H._ uniquement parce que la rentrée a été différée aux 13 et 17 octobre 2009, qu'ils devaient y rester jusqu'au 8 octobre 2009 et qu'ils ne sont finalement rentrés que le 19 du même mois dans la mesure où le recourant s'était engagé à ne pas repartir avant que des décisions ne soient rendues dans le cadre des deux procédures pendantes initiées par son épouse après son retour le 5 octobre 2009, à savoir celle concernant les mesures préprovisoires urgentes dans le cadre des mesures protectrices de l'union conjugale et celle concernant la plainte pénale. Enfin, les juges précédents n'auraient pas tenu compte du témoignage de la nounou des enfants, entendue dans le cadre de la procédure pénale, laquelle a déclaré: "le déplacement des enfants à F._ avait été planifié depuis le mois de mai 2009 entre mon employer et son épouse. Il est clair qu'ils [les enfants] ne sont revenus en Suisse que pour des vacances".
4.3 En l'espèce, les enfants ont leur domicile et leur résidence habituelle à H._ depuis leur naissance. Il résulte des faits retenus par la cour cantonale que les parties ont eu initialement l'intention commune de scolariser les enfants en Arabie Saoudite pour l'année scolaire 2009-2010. Les formulaires d'inscription ont été reçus le 5 mai 2009 par l'école E._ de F._ et les enfants ont passé des tests d'évaluation au sein de celle-ci entre les 21 et 23 mai 2009, avant de rentrer, le lendemain 24 mai 2009 à H._. Ils ont ensuite effectué des séjours à F._ (du 26 juin au 6 juillet 2009), à Cannes (du 6 au 10 juillet 2009), en Ecosse (du 10 au 27 juillet 2009), à Cannes (du 27 juillet au 18 août 2009), à F._ (du 18 août 2009 au 20 septembre 2009) et à H._ (du 20 septembre au 19 octobre 2009), avant de se rendre le 19 octobre 2009 à F._ pour débuter, le 24 octobre 2010, l'école E._. Or, après les tests d'évaluation passés en mai 2009, les parties n'ont plus manifesté d'intérêt à l'inscription des enfants au sein de l'école E._ de F._; le directeur de celle-ci a confirmé que c'est au mois de septembre 2009 seulement que le représentant du père l'a contacté pour l'informer qu'il procédait aux demandes d'autorisations et voulait confirmer leur intérêt dans l'obtention de places au sein de l'école. L'annulation des inscriptions des enfants au Collège D._, par le père seul, a eu lieu le 20 août 2009. Les enfants sont retournés à H._ le 20 septembre 2009, en raison du report de la rentrée scolaire à F._. Enfin, ce n'est que le 17 novembre 2009 que le père seul a informé l'Office cantonal de la population de leur départ, au demeurant non définitif, de H._.
Dans ces circonstances, c'est sans arbitraire que la cour cantonale a admis que les séjours des enfants à F._ du 26 juin au 6 juillet 2009, ainsi que du 18 août au 20 septembre 2009 n'avaient pas modifié leur résidence habituelle, demeurée à H._ à tout le moins jusqu'à leur départ le 19 octobre suivant. La présence de l'intimée en Arabie Saoudite du 20 mai 2009 au début du mois d'octobre 2009 n'est pas de nature à rendre cette appréciation arbitraire. D'une part, la résidence habituelle doit être déterminée pour chaque personne séparément; d'autre part, l'intimée ne s'est pas constituée de résidence habituelle en Arabie Saoudite puisqu'elle affirme n'y avoir pas séjourné volontairement, respectivement qu'elle est revenue à H._ dès le mois d'octobre 2009. Enfin, le témoignage de la nurse des enfants, qui ne ressort pas de l'état de fait établi par la cour cantonale, ne suffit pas à démontrer que le raisonnement des juges précédents serait insoutenable, dans la mesure où ce témoignage est infirmé par les déclarations du directeur de l'école E._ de F._, lequel affirme qu'après avoir inscrit les enfants en mai 2009, la famille n'a plus montré d'intérêt avant le mois de septembre suivant.
5. Vu ce qui précède, il n'y a pas lieu d'examiner les griefs du recourant à l'encontre de la motivation subsidiaire des juges précédents, relative au déplacement illicite des enfants.
6. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable. Le recourant, qui succombe, supportera les frais judiciaires (art. 66 al. 1 LTF). Il n'y a pas lieu d'allouer de dépens à l'intimée, qui n'a pas été invitée à se déterminer sur le recours.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 6'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Chambre civile de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 2 décembre 2010
Au nom de la IIe Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Le Greffier:
Hohl Richard