Faits:
A. Par jugement du 3 novembre 2009, le Tribunal de police du canton de Genève a condamné A.X._, pour actes d'ordre sexuel avec un enfant et contrainte, à une peine pécuniaire de 300 jours-amende à 30 fr. le jour, sous déduction de la détention préventive, assortie du sursis pendant 4 ans.
B. Par arrêt du 17 mai 2010, la Chambre pénale de la Cour de justice du canton de Genève a confirmé cette condamnation.
Celle-ci repose, en bref, sur les éléments suivants.
B.a A.X._ et C.X._ se sont mariés en 1998. De cette union est née B.X._, le 10 juillet de la même année.
B.b Le 30 octobre 2006, C.X._ a déposé plainte pénale à l'encontre de son mari. Le 21 octobre 2006, alors qu'elle prenait un bain avec sa fille, cette dernière lui a expliqué qu'en 2006, durant les fêtes de Noël en Espagne, elle regardait la télévision et avait vu son père, assis sur le fauteuil derrière elle, le pantalon ouvert, se touchant le sexe. Elle avait été très choquée et s'était retournée vers la télévision. Ensuite, son père était venu s'asseoir avec elle sur le canapé. Il lui avait pris la main, l'avait posée sur son sexe et lui avait demandé de faire des mouvements avec. Puis, il lui avait dit: "suce, suce", ce qu'elle avait refusé de faire. A ce moment-là, ils avaient entendu la voiture de C.X._. A son arrivée, cette dernière avait constaté que sa fille avait un air bizarre et que son mari était saoul. Elle avait emmené B.X._ au restaurant, laquelle avait dessiné et ri. L'enfant lui avait demandé de ne rien dire, sans quoi son père allait se fâcher et la tuer.
B.c Le 7 mai 2007, la Dresse Y._, psychologue au service médico-pédagogique des HUG, a rendu une expertise, concluant à la crédibilité des déclarations de B.X._.
C. A.X._ dépose un recours en matière pénale au Tribunal fédéral. Invoquant une violation du droit d'être entendu, il conclut à l'annulation de l'arrêt cantonal.
Considérant en droit:
1. Invoquant une violation du droit d'être entendu et l'interdiction du formalisme excessif, le recourant reproche à la Chambre pénale de ne pas avoir auditionné Z._.
1.1 En principe, l'autorité doit donner suite aux réquisitions de preuves présentées en temps utile et dans les formes prescrites. Il n'y a toutefois pas violation du droit à l'administration de preuves lorsque la mesure probatoire refusée est inapte à établir le fait à prouver, lorsque ce fait est sans pertinence ou lorsque, sur la base d'une appréciation non arbitraire des preuves dont elle dispose déjà, l'autorité parvient à la conclusion que les faits pertinents sont établis et que le résultat, même favorable au requérant, de la mesure probatoire sollicitée ne pourrait pas modifier sa conviction (ATF 134 I 140 consid. 5.3 p. 148).
1.2 La Cour cantonale a fondé son refus d'auditionner Z._ sur une double motivation. Elle a tout d'abord considéré que le dépôt de la liste sollicitant l'audition de ce témoin était tardif, le délai de 10 jours prévu par l'art. 223 al. 3 CPP/GE, applicable par renvoi de l'art. 245 CPP/GE, étant manifestement échu et qu'il n'avait par ailleurs pas été fait application de la procédure de réduction du délai de citation de l'accusé au sens de l'art. 220 al. 4 CPP/GE, de sorte que la Cour n'était pas tenue d'entendre le témoin, qui se présentait spontanément. Elle a ensuite constaté qu'elle était en présence d'un faisceau d'indices suffisants, disposant d'un rapport écrit dudit témoin ainsi que de sa longue déposition devant les premiers juges, pour se convaincre de la réalité des faits reprochés au recourant et, partant, de sa culpabilité. Dans ces conditions, il appartient au recourant, pour se conformer à l'exigence de recevabilité posée par la jurisprudence (ATF 133 IV 119 consid. 6.3 p. 120 s.), d'attaquer chacune de ces deux motivations alternatives.
Dans son mémoire, le recourant mentionne tout d'abord que la Chambre pénale a fait preuve d'un formalisme excessif dans l'application du droit cantonal en retenant que le dépôt de sa liste des témoins était tardif et en refusant d'entendre Z._ qui s'était présentée le jour de l'audience. Il soutient ensuite que le témoignage en appel de cette personne était primordial. En revanche, il ne conteste pas que la Chambre pénale disposait du rapport écrit de ce témoin ainsi que de sa longue déposition devant les premiers juges et ne démontre pas en quoi l'autorité aurait fait preuve d'arbitraire dans l'appréciation anticipée des preuves ou aurait violé son droit d'être entendu en refusant ce moyen de preuve déjà administré en audience contradictoire devant le Tribunal de police. Il n'explique pas sur quels éléments particuliers aurait pu porter une nouvelle audition de ce témoin, ni en quoi celle-ci aurait été indispensable et propre à modifier l'appréciation des preuves effectuée par la Chambre pénale. Il ne précise pas davantage en quoi l'appréciation de celle-ci quant aux opinions du témoin sollicité serait arbitraire. Ainsi, le moyen invoqué à l'encontre de la seconde motivation exposée par la Chambre pénale est insuffisamment motivé et par conséquent irrecevable. Dans ces conditions, il n'y a pas lieu d'examiner le grief portant sur la première motivation.
2. Invoquant une violation du principe d'accusation, le recourant reproche aux premiers juges d'avoir modifié la qualification juridique retenue dans la feuille d'envoi en le condamnant pour acte d'ordre sexuel avec un enfant au sens de l'art. 187 ch. 1 CP, alors qu'il avait été renvoyé en jugement pour infractions au droit pénal espagnol.
2.1 Le principe d'accusation est une composante du droit d'être entendu consacré par l'art. 29 al. 2 Cst. et peut aussi être déduit des art. 32 al. 2 Cst. et 6 ch. 3 CEDH, qui n'ont à cet égard pas de portée distincte. Il implique que le prévenu sache exactement les faits qui lui sont imputés et quelles sont les peines et mesures auxquelles il est exposé, afin qu'il puisse s'expliquer et préparer efficacement sa défense (ATF 126 I 19 consid. 2a p. 21). Il n'empêche pas l'autorité de jugement de s'écarter de l'état de fait ou de la qualification juridique retenus dans la décision de renvoi ou l'acte d'accusation, à condition toutefois que les droits de la défense soient respectés (ATF 126 I 19 consid. 2a et c p. 21 ss). Le principe est violé lorsque le juge se fonde sur un état de fait différent de celui qui figure dans l'acte d'accusation, sans que le prévenu ait eu la possibilité de s'exprimer au sujet de l'acte d'accusation complété ou modifié d'une manière suffisante et en temps utile (ATF 126 I 19 consid. 2c p. 22). Si l'accusé est condamné pour une autre infraction que celle visée dans la décision de renvoi ou l'acte d'accusation, il faut examiner s'il pouvait, eu égard à l'ensemble des circonstances d'espèce, s'attendre à cette nouvelle qualification juridique des faits, auquel cas il n'y a pas violation de ses droits de défense (ATF 126 I 19 consid. 2d/bb p. 24).
2.2 Dans la feuille d'envoi du Procureur général, il était reproché au recourant de s'être masturbé devant sa fille B.X._, âgée de 7 ans, de lui avoir demandé de lui prodiguer une fellation, de lui avoir pris la main pour la placer sur son sexe et de lui avoir demandé de faire des mouvements en lui disant "suce, suce". Il lui était également reproché d'avoir menacé B.X._ d'un dommage sérieux, en lui signifiant "tu dis rien sinon je te tue". Il était ainsi renvoyé pour infractions prévues et punies par les art. 181 ch. 1 et 2 du Code pénal espagnol (ci-après: CPE) et 181 CP. Reste que, dans le cadre de l'instruction, le recourant a été inculpé d'actes d'ordre sexuel avec des enfants au sens de l'art. 187 CP et de menaces visées par l'art. 180 CP. Il a également été entendu, par la police judiciaire, en qualité de prévenu des infractions précitées (cf. pièces n° 15 et 16). En outre, conformément à l'avis de l'institut suisse de droit comparé du 22 février 2007, l'art. 181 ch. 1 et 2 CPE correspond à l'art. 187 ch. 1 CP, les éléments constitutifs de ces dispositions étant les mêmes. En effet, les art. 181 et 182 CPE punissent les abus sexuels, à savoir les actes d'ordre sexuel commis sans le consentement de la victime et sans l'utilisation de la violence ou de l'intimidation, d'une peine d'emprisonnement allant d'un à trois ans ou d'une amende (peine pécuniaire) de dix huit à vingt-quatre mois. Sont considérés comme étant des abus sexuels sans consentement ceux qui sont commis sur des enfants de moins de treize ans. Les actes portant atteinte à la liberté sexuelle sont par exemple des attouchements par dessus ou en dessous des vêtements, des embrassades, caresses et tous actes libidineux réalisés sans le consentement de la victime.
Dans ces conditions, on ne voit pas en quoi le recourant aurait été entravé dans la préparation de sa défense, dès lors qu'il a été initialement inculpé pour actes d'ordre sexuel sur des enfants au sens de l'art. 187 ch. 1 CP et que cette disposition correspond au droit espagnol cité dans l'acte de renvoi. Cette conclusion s'impose d'autant plus que la défense de l'intéressé a consisté à nier les faits qui lui étaient reprochés et non à discuter les éléments constitutifs des dispositions pénales dont l'application avait été envisagée au stade de l'instruction, puis du renvoi. Le grief doit donc être rejeté.
3. Invoquant une violation de son droit d'être entendu, le recourant reproche à la Chambre pénale de ne pas s'être prononcée sur le courrier de D._ mentionnant un repas que C.X._ aurait pris avec la Dresse Y._.
3.1 Le droit d'être entendu implique également pour l'autorité l'obligation de motiver sa décision. Selon la jurisprudence, la motivation d'une décision est suffisante lorsque l'autorité mentionne, au moins brièvement, les motifs qui l'ont guidée et sur lesquels elle a fondé sa décision, de manière à ce que l'intéressé puisse se rendre compte de la portée de celle-ci et l'attaquer en connaissance de cause. L'autorité ne doit toutefois pas se prononcer sur tous les moyens des parties; elle peut se limiter aux questions décisives (ATF 134 I 83 consid. 4.1 p. 88; 130 II 530 consid. 4.3 p. 540).
3.2 Lors d'une audience, le recourant a indiqué qu'il avait eu accès à la boîte de messagerie électronique de son épouse et avait lu un courrier de son ancien compagnon, D._, parlant d'un repas que C.X._ aurait pris avec Y._, expert nommée par le juge d'instruction pour établir la crédibilité des déclarations de B.X._. C.X._ a expliqué qu'il s'agissait d'un piège qu'elle avait tendu à son mari afin de vérifier s'il consultait effectivement ses courriers électroniques. Entendu comme témoin assermenté, D._ a déclaré qu'il avait envoyé le message en question mais les allégations qu'il contenait était fausses et destinées à effrayer le recourant. C.X._ et lui n'avaient eu aucun contact avec l'expert. S'agissant de la partialité de l'expert, la Chambre pénale a retenu qu'aucun élément du dossier ne permettait de conclure que la Dresse Y._ n'aurait pas été indépendante. Elle a relevé que D._, entendu comme témoin, était venu confirmer sous serment à l'instruction qu'il n'y avait jamais eu de contact entre C.X._ et l'expert et qu'il avait lui-même rédigé le courrier litigieux.
Ainsi, la Cour cantonale s'est prononcée sur le contenu du message électronique expédié par D._ et a explicité, sans que l'arbitraire ne soit allégué, ni démontré à ce sujet, pour quel motif ce courrier ne pouvait mettre en doute l'impartialité de l'expert. Partant, on ne discerne aucune violation du droit d'être entendu du recourant.
4. Invoquant une violation de son droit d'être entendu, le recourant reproche à la Chambre pénale de s'être fondée sur l'expertise de la Dresse Y._. Il dénonce les méthodes utilisées par cet expert. Il lui reproche, en bref, d'avoir eu trois entretiens avec la mère de B.X._ et un seul avec lui-même, de ne pas avoir suffisamment exploré la personnalité des parents et de ne s'être basée que sur la parole de l'enfant pour fonder son diagnostic, sans avoir procédé à aucun test courant.
4.1 Une expertise de crédibilité doit permettre au juge d'apprécier la valeur des déclarations de l'enfant, en s'assurant que ce dernier n'est pas suggestible, que son comportement trouve son origine dans un abus sexuel et n'a pas une autre cause, qu'il n'a pas subi l'influence de l'un de ses parents et qu'il ne relève pas de la pure fantaisie de l'enfant. Pour qu'une telle expertise ait une valeur probante, elle doit répondre aux standards professionnels reconnus par la doctrine et la jurisprudence récente (ATF 129 I 49 consid. 5 p. 58; 128 I 81 consid. 2 p. 85). Si l'expert judiciaire est en principe libre d'utiliser les méthodes qui lui paraissent judicieuses, sa méthode doit toutefois être fondée, suivre les critères scientifiques établis, séparer soigneusement les constatations de faits du diagnostic et exposer clairement et logiquement les conclusions. En cas de suspicion d'abus sexuel sur des enfants, il existe des critères spécifiques pour apprécier si leurs déclarations correspondent à la réalité. L'expert doit examiner si la personne interrogée, compte tenu des circonstances, de ses capacités intellectuelles et des motifs du dévoilement, était capable de faire une telle déposition, même sans un véritable contexte expérientiel. Dans ce cadre, il analyse le contenu et la genèse des déclarations et du comportement, les caractéristiques du témoin, de son vécu et de son histoire personnelle, ainsi que divers éléments extérieurs. Lors de l'expertise de la validité d'un témoignage, il faut toujours avoir à l'esprit que la déclaration peut ne pas être fondée sur la réalité (ATF 128 I 81 consid. 2 p. 85 s.).
Concernant plus particulièrement l'appréciation du résultat d'une expertise, le juge n'est en principe pas lié par ce dernier. Mais s'il entend s'en écarter, il doit motiver sa décision et ne saurait, sans motifs déterminants, substituer son appréciation à celle de l'expert, sous peine de verser dans l'arbitraire. En d'autres termes, le juge qui ne suit pas les conclusions de l'expert n'enfreint pas l'art. 9 Cst. lorsque des circonstances bien établies viennent en ébranler sérieusement la crédibilité (ATF 129 I 49 consid. 4 p. 57 s.; 128 I 81 consid. 2 p. 86). Tel est notamment le cas lorsque l'expertise contient des contradictions et qu'une détermination ultérieure de son auteur vient la contredire sur des points importants, ou lorsqu'elle se fonde sur des pièces et des témoignages dont le juge apprécie autrement la valeur probante ou la portée (ATF 101 IV 129 consid. 3a in fine p. 130). Si, en revanche, les conclusions d'une expertise judiciaire apparaissent douteuses sur des points essentiels, celui-ci doit recueillir des preuves complémentaires pour tenter de dissiper ses doutes. A défaut, en se fondant sur une expertise non concluante, il pourrait commettre une appréciation arbitraire des preuves et violer l'art. 9 Cst. (ATF 118 Ia 144 consid. 1c p. 146). La nécessité d'une nouvelle expertise dépend ainsi d'une appréciation de celle versée au dossier et des autres éléments de preuves.
4.2 Le 7 mai 2007, la Dresse Y._, psychologue au service médico-pédagogique des HUG, a rendu une expertise de crédibilité de 30 pages, qui se basait sur trois entretiens avec l'enfant, trois entretiens avec la mère, un entretien avec le père, la lecture du dossier pénal, le visionnement de la déposition de la petite fille à la police et divers entretiens téléphoniques avec les intervenants sociaux en charge de la famille X._ dont notamment l'enseignante de B.X._, sa psychologue et son pédiatre. L'expert a analysé le contexte psychologique et social de la famille et de l'entourage de l'enfant, établi l'anamnèse de B.X._ ainsi qu'un examen clinique, discuté des arguments en faveur et en défaveur de la crédibilité de l'enfant conformément aux critères SVA (analyse de la validité de la déclaration). L'expert a conclu à la crédibilité des déclarations de B.X._.
Selon ce médecin, le récit des faits était évoqué par l'enfant spontanément et lors de son premier entretien. Logique et visualisable, le discours présentait de la cohérence, des détails en suffisance, sans exagération ni rajout hors cadre. Les faits étaient insérés dans un cadre spatio-temporel précis, soit en Espagne, en décembre 2005, pendant les vacances de Noël, l'enfant étant assise dans un fauteuil, devant la télévision. La petite fille citait les paroles de son père avec ses agissements. Elle exprimait son dégoût, attribuant à son père un état anormal, à savoir qu'il était saoul. Les faits qu'elle relatait étaient superposables à ceux exprimés à l'Inspectrice de police. Lors des deux récits, elle pleurait abondamment et peinait à reprendre sa respiration, exprimant ainsi son état de grande détresse. Son corps était tendu. Elle gardait les mains jointes avec une forte pression, agitant ses jambes. Elle avait de la peine à prononcer les mots "toucher", "sucer" et "zizi", montrant quand même une volonté d'aller jusqu'au bout de son récit. Elle avait pris le risque de parler en évoquant sa peur de revoir son père et ne s'était pas rétractée. L'état de détresse de l'enfant prenait le sens d'une réminiscence des faits qu'elle disait avoir subis, qui lui étaient insoutenables, et accréditait ses déclarations.
L'expert a également examiné les hypothèses en défaveur de la crédibilité de B.X._, comme le contexte social et familial. La situation de divorce de ses parents aurait pu être une raison pour l'enfant d'inventer une telle déclaration. Cependant, ce n'était pas la norme pour les enfants de parents divorcés de ne pas vouloir revoir le père ou la mère. Au contraire, ces enfants cherchaient à réunir à nouveau leurs parents. L'expert n'avait pas non plus observé de tendance à la suggestion, tant chez B.X._ que chez sa mère, ou une propension à déformer la réalité. La petite fille ne montrait pas une imagination débordante. Sa mère la décrivait comme sincère et son père disait qu'elle ne mentait pas. L'enfant n'était pas non plus particulièrement portée sur la sexualité. Ses peurs, ses cauchemars, les images du pénis du père qui s'imposaient à elle, ses angoisses mal jugulées lors de ses déclarations étaient l'expression d'une reviviscence des faits qu'elle disait avoir subis de son père et qui allaient dans le sens des critères de crédibilité.
Toujours selon l'expert, la mémoire de B.X._ n'était pas remise en cause. Elle avait de bonnes capacités mnésiques en concordance avec son âge et ne présentait pas de signe d'une psychopathologie grave qui irait de pair avec une distorsion de la réalité. Elle avait mis du temps pour faire ses révélations, expliquant son silence par la peur de la réaction de son père à son égard et sa menace de la tuer, si elle en parlait à sa mère. Elle avait finalement réussi à s'exprimer après le départ de son père, profitant d'un moment d'intimité avec sa mère, comme il était fréquent dans ces cas là.
4.3 Contrairement aux allégations du recourant, le rapport précité répond aux exigences méthodologiques posées par la jurisprudence. Le Tribunal fédéral a en effet déjà admis qu'une expertise de crédibilité pouvait se fonder sur la méthode utilisée dans le cas d'espèce, à savoir l'"analyse de la validité de la déclaration" (cf. arrêt 6B_729/2008 du 8 juin 2009 consid. 1.3.1). Par ailleurs, on ne saurait reprocher à l'expert de ne pas avoir examiné la personnalité des parents, ces questions étant sans pertinence pour l'évaluation de la crédibilité de l'enfant. En outre, le recourant ne prétend pas qu'il aurait requis une expertise psychiatre de son épouse ou de lui-même, ni que ces moyens lui auraient été refusés en violation de ses droits. On ne peut non plus faire grief au médecin d'avoir effectué plus d'entretiens avec la mère que le père, ce genre de rencontres n'étant pas nécessaires dans le cadre d'une expertise de crédibilité. Enfin, l'expert n'a pas perdu de vue que les déclarations de B.X._ pouvaient ne pas être fondées sur la réalité, puisqu'il a examiné les hypothèses en défaveur de la crédibilité de l'enfant. Pour le reste, on ne discerne aucune contradiction ni lacune dans l'expertise de la Dresse Y._. Les griefs sont par conséquent infondés.
5. Le recours doit ainsi être rejeté dans la mesure où il est recevable. Le recourant, qui succombe, devra supporter les frais (art. 66 al. 1 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 2'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de justice du canton de Genève, Chambre pénale.
Lausanne, le 4 novembre 2010
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Favre Bendani