Sachverhalt:
A. X._ wurde mit Urteil des Gerichtspräsidiums 1 Baden vom 10. Dezember 2008 der groben Verletzung von Verkehrsregeln schuldig gesprochen und mit einer bedingten Geldstrafe von 20 Tagessätzen zu Fr. 250.-- sowie einer Busse von Fr. 2'500.-- bestraft. Dagegen erhob X._ Berufung. Das Obergericht des Kantons Aargau bestätigte am 17. August 2009 den Schuldpunkt und reduzierte die Busse auf Fr. 1'250.--.
B. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, das Urteil des Obergerichts sei aufzuheben, und er sei von Schuld und Strafe freizusprechen.
Erwägungen:
1. Der Verurteilung liegt folgender Sachverhalt zugrunde:
Der Beschwerdeführer schloss am 15. April 2007 mit seinem Personenwagen in Baden nach dem Bareggtunnel auf dem zweiten Überholstreifen der Autobahn A1 in Richtung Zürich auf ein vor ihm fahrendes Fahrzeug mit Aargauer Kennzeichen auf. Er wich nach rechts auf die erste Überholspur aus und überholte dieses Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit Freiburger Kennzeichen. Anschliessend wechselte der Beschwerdeführer wieder auf die zweite Überholspur.
2. Die Beschwerde richtet sich gegen den Schuldspruch der groben Verletzung von Verkehrsregeln durch verbotenes Rechtsüberholen. Der Beschwerdeführer rügt eine offensichtlich unrichtige Feststellung des Sachverhalts durch willkürliche Beweiswürdigung und Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo". Zudem verletze die Vorinstanz Bundesrecht, indem sie seine Fahrweise als verbotenes Rechtsüberholen auf der Autobahn würdige.
2.1 Die Vorinstanz erachtet den Sachverhalt gestützt auf die Zeugenaussagen der Polizeibeamten P._ und Q._ sowie des Lenkers des überholten Fahrzeuges AG Nr._, R._, als erstellt (angefochtenes Urteil E. 2.3.1 S. 6). Sie hält fest, P._ habe ausgesagt, anlässlich einer Patrouillenfahrt mit seinem Kollegen Q._ unterwegs gewesen zu sein. Der Beschwerdeführer habe nach dem Bareggtunnel auf der zweiten Überholspur nach rechts ausgeschwenkt, habe zwei Fahrzeuge mit Aargauer und Freiburger Kennzeichen überholt und sei anschliessend wieder auf die zweite Überholspur zurück geschwenkt. Es sei ein klassisches Rechtsüberholen mit Ausschwenken und Wiedereinschwenken gewesen. Das ganze Fahrmanöver habe sich auf einer Strecke von 1,6 bis 1.8 Kilometern abgespielt. Die Vorinstanz führt weiter aus, Q._ habe ausgesagt, sich nicht mehr detailliert an den Vorfall erinnern zu können. R._ sei gemäss seiner Aussage kurz vor der Galerie Neuenhof von einem Fahrzeug rechts überholt worden und sei erschrocken, weil er selber in flotter Geschwindigkeit unterwegs gewesen sei (angefochtenes Urteil E. 2.2 S. 5 f.).
2.2 Der Beschwerdeführer bringt vor, er sei bereits im respektive am Ende des Bareggtunnels auf der ersten Überholspur gefahren. Wäre er im Bareggtunnel hinter den Fahrzeugen AG Nr._ und FR Nr._ auf der zweiten Überholspur gefahren, hätte dies P._ auffallen müssen, was aber gemäss dessen Aussage nicht der Fall sei. Der Beschwerdeführer macht geltend, er sei aufgrund eines Bremsmanövers des Fahrzeuges FR Nr._ rechts vorbeigefahren. Der Eingangsbereich der Galerie Neuenhof sei sehr dunkel, weshalb es nicht ungewöhnlich sei, dass ein Autofahrer in einer solchen Situation abbremse. R._, welcher erst acht Monate nach dem Vorfall einvernommen worden sei, habe sich nicht mehr daran erinnert, dass vor ihm ein Fahrzeug mit Freiburger Kontrollschildern gefahren sei. Q._ habe sich anlässlich seiner Einvernahme an rein gar nichts mehr erinnert. Die Vorinstanz verfalle einer willkürlichen schematischen Betrachtungsweise, indem sie auf die belastenden Aussagen der Zeugen abstelle. Diese Aussagen seien nicht glaubhafter als seine. Es verletze den Grundsatz "in dubio pro reo", dass die Vorinstanz auf einen zweifelhaften Sachverhalt abstelle. Der Beschwerdeführer wendet sich weiter gegen die Würdigung als verbotenes Rechtsüberholmanöver. Er sei erst nach einem Kilometer Fahrt an den beiden Fahrzeugen rechts vorbei gefahren und 800 Meter weiter vorne wieder nach links eingeschwenkt. Gemäss Art. 44 Abs. 1 SVG sei das Wechseln der Fahrstreifen erlaubt, sofern der übrige Verkehr nicht gefährdet werde. Er sei in einer parallelen Kolonne rechts an den beiden Fahrzeugen vorbei gefahren, was ebenfalls nicht verboten sei.
2.3 Auf dem Gebiet der Beweiswürdigung ist die Kognition des Bundesgerichts auf Willkür beschränkt. Willkür liegt vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist, mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft (BGE 134 I 140 E. 5.4 S. 148 mit Hinweisen).
Hinsichtlich der Verletzung von Grundrechten und von kantonalem und interkantonalem Recht gilt eine qualifizierte Rügepflicht. Das Bundesgericht prüft eine solche Rüge nur insofern, als sie in der Beschwerde präzise vorgebracht und begründet worden ist (Art. 106 Abs. 2 BGG, BGE 133 Il 249 E. 1.4.2 S. 254).
2.4 Die Vorinstanz stützt sich für ihre Beweiswürdigung insbesondere auf die Aussagen der Zeugen P._ und R._, die sie für glaubhaft einstuft. Der Beschwerdeführer setzt sich grösstenteils damit nicht auseinander, sondern wiederholt seine Ausführungen, welche er bereits in der Berufung vorgebracht hat. Er legt nicht substanziert dar, inwiefern die vorinstanzlichen Erwägungen im Sinne von Art. 9 BV willkürlich sind. Auf die rein appellatorische Kritik ist nicht einzutreten (Art. 106 Abs. 2 BGG). Die weitere Argumentation der Vorinstanz, das behauptete Bremsmanöver der beiden überholten Fahrzeuge auf der Überholspur finde in den glaubhaften Zeugenaussagen keine Bestätigung, beruhe lediglich auf der Darstellung des Beschwerdeführers und erscheine damit nicht glaubhaft (angefochtenes Urteil E. 2.3.2 S. 7), ist in dieser Form allerdings nicht statthaft. Die Vorinstanz will damit aber offensichtlich zum Ausdruck bringen, dass an den Aussagen der Belastungszeugen nicht zu zweifeln sei, woran auch die abweichende Darstellung des Beschwerdeführers nichts zu ändern vermöge. Dies ist nicht zu beanstanden. Angesichts des willkürfreien Beweisergebnisses bestehen keine unüberwindbaren Zweifel, dass sich der Sachverhalt gemäss Anklage verwirklicht hat. Somit verletzt die Vorinstanz auch nicht den Grundsatz "in dubio pro reo" (s. BGE 129 I 49 E. 4 S. 58; 127 I 38 E. 2a S. 40 f.; je mit Hinweisen).
2.5 Was der Beschwerdeführer gegen die rechtliche Würdigung vorbringt, bezieht sich grösstenteils auf den erstellten Sachverhalt. Darauf ist nicht einzutreten (Art. 106 Abs. 2 BGG). Seine Ausführungen zu Beginn und Dauer des Fahrmanövers sowie zum parallelen Kolonnenverkehr erweisen sich deshalb als unbehelflich. Wie die Vorinstanz zutreffend ausführt, hat der Beschwerdeführer das Verbot des Rechtsüberholens als wichtige Vorschrift in objektiv schwerer Weise missachtet und dadurch eine erhöhte abstrakte Gefährdung geschaffen. Er fuhr bewusst rechts an den beiden Fahrzeugen vorbei, woraus die Vorinstanz ohne Weiteres schliessen durfte, er habe zumindest eventualvorsätzlich gehandelt (angefochtenes Urteil E. 3 S. 7 f.; vgl. BGE 128 II 285 E. 1.3). Der Schuldspruch wegen grober Verkehrsregelverletzung (Art. 90 Ziff. 2 SVG) durch Rechtsüberholen (Art. 35 Abs. 1 SVG) verstösst nicht gegen Bundesrecht.
3. 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 Aargau, Strafgericht, 3. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 18. Februar 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Binz