Erwägungen:
1. Der Bezirksgerichtsausschuss Moesa verurteilte X._ am 25. März 2010 wegen Verletzung von Art. 34 Abs. 2 SVG in Verbindung mit Art. 90 Ziff. 1 SVG (Überfahrens einer Sicherheitslinie auf der Autostrasse A13 bei Mesocco/Manzei in Richtung Nord) zu einer Busse von Fr. 250.--. Die dagegen erhobene Berufung wies das Kantonsgericht von Graubünden mit Urteil vom 27. September 2010 ab. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._ die Aufhebung des angefochtenen Urteils des Kantonsgerichts und seine Freisprechung.
2. Der Beschwerdeführer macht eine Verletzung des Willkürverbots (Art. 9 BV) und des rechtlichen Gehörs (Art. 29 Abs. 2 BV) geltend. Er habe von Anfang an vorgetragen, die "Mittellinie" nicht überfahren zu haben, und sich hierbei stets auf "die Zeugenaussage seiner Ehefrau" berufen. Diese hätte bestätigen können, dass er die "Mittellinie" nicht überfahren habe. Die Vorinstanz habe dennoch von der Befragung seiner Ehefrau als Zeugin abgesehen. Die Auffassung, die beantragte Beweisvorkehr sei nicht geeignet, Zweifel am Beweisergebnis zu wecken, erscheine als unhaltbar. Denn die Wirkung der Aussagen der Ehefrau liesse sich erst ermessen, wenn diese tatsächlich ausgesagt hätte.
3. Der Anspruch auf rechtliches Gehör ist in Art. 29 Abs. 2 BV sowie Art. 6 Ziff. 1 EMRK verankert. Er verlangt, dass die Behörde die Vorbringen einer Partei auch tatsächlich hört, prüft und in der Entscheidfindung berücksichtigt. Daraus folgt die grundsätzliche Pflicht der Behöre, ihren Entscheid zu begründen. Die Begründung muss so abgefasst sein, dass der Entscheid gegebenenfalls sachgerecht angefochten werden kann (BGE 134 I 83 E. 4.1 S. 88 mit Hinweisen). Das Recht des Betroffenen auf Abnahme der rechtzeitig und formrichtig an-gebotenen, rechtserheblichen Beweise ist Teil des rechtlichen Gehörs. Die Verfassungsgarantie steht einer antizipierten Beweiswürdigung nicht entgegen. Das Gericht kann auf die Beweisabnahme verzichten, wenn es aufgrund bereits abgenommener Beweise seine Überzeugung gebildet hat und ohne Willkür annehmen kann, seine Überzeugung werde durch weitere Beweiserhebungen nicht geändert (BGE 134 I 140 E. 5.3 S. 48 mit Hinweisen).
4. Die Vorinstanz stützt sich bei der Verurteilung des Beschwerdeführers auf den Polizeirapport vom 15. Februar 2009, worin zwei Polizeibeamte das Überfahren der Sicherheitslinie durch den Beschwerdeführer übereinstimmend bestätigen, auf das bei den Akten befindliche Fotoblatt, welches den Streckenabschnitt mit der überfahrenen Sicherheitslinie wiedergibt, sowie das unter dem Hinweis auf Art. 307 StGB abgegebene Zeugnis eines der Polizeibeamten vor erster Instanz. Aufgrund der Aktenlage und der als glaubhaft beurteilten Feststellungen der Polizeibeamten hält die Vorinstanz den dem Beschwerdeführer zur Last gelegten Sachverhalt für erwiesen. Diese Beweiswürdigung ist sachlich vertretbar, zumal ein Missverständnis auf Seiten der Polizeibeamten oder eine Falschanschuldigung des Beschwerdeführers durch diese gemäss den unangefochten gebliebenen und damit für das Bundesgericht verbindlichen vorinstanzlichen Feststellungen ausgeschlossen werden kann. Vor diesem Hintergrund durfte die Vorinstanz deshalb ohne Willkür zum Schluss kommen, die Befragung der Ehefrau des Beschwerdeführers als Zeugin vermöchte an der Würdigung der bereits erhobenen Beweise nichts zu ändern, zumal diese "lediglich" die Sachverhaltsversion des Beschwerdeführers bestätigen könnte. Der vorinstanzliche Entscheid, in antizipierter Beweiswürdigung auf die beantragte Einvernahme der Ehefrau zu verzichten, verstösst deshalb weder gegen das Willkürverbot noch ist darin eine Gehörsverweigerung zu erkennen.
5. Die Beschwerde ist abzuweisen. Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht von Graubünden, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 10. Januar 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Arquint Hill