Sachverhalt:
A. Mit Verfügung vom 7. Juli 2009 verweigerte die Bausektion der Stadt Zürich der X._ AG die Bewilligung für den Bau eines Mehrfamilienhauses auf dem Grundstück Kat.-Nr. HI3153. Dieses liegt an der Kreuzung der Hegibach- und der Sonnenbergstrasse.
Die Baurekurskommission I hiess einen von der X._ AG erhobenen Rekurs am 12. Februar 2010 gut und lud die Bausektion zur Erteilung der Baubewilligung unter den erforderlichen Nebenbestimmungen ein.
Gegen den Entscheid der Baurekurskommission legte die Stadt Zürich beim Verwaltungsgericht des Kantons Zürich Beschwerde ein. Mit Entscheid vom 30. Juni 2010 hiess das Verwaltungsgericht die Beschwerde gut und stellte die Bauverweigerung wieder her.
B. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten an das Bundesgericht vom 14. September 2010 beantragt die X._ AG, der Entscheid des Verwaltungsgerichts sei aufzuheben und die Stadt Zürich sei einzuladen, die Baubewilligung mit den gegebenenfalls notwendigen Auflagen zu erteilen.
Das Verwaltungsgericht beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Die Bausektion der Stadt Zürich schliesst auf Abweisung der Beschwerde. In ihrer Stellungnahme dazu hält die Beschwerdeführerin im Wesentlichen an ihren Anträgen und Rechtsauffassungen fest.
Mit Präsidialverfügung vom 13. Oktober 2010 hat das Bundesgericht der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zuerkannt.

Erwägungen:
1. 1.1 Dem angefochtenen Entscheid liegt ein Beschwerdeverfahren über eine baurechtliche Bewilligung zugrunde. Nach Art. 34 Abs. 1 RPG (SR 700) gelten für die Rechtsmittel an die Bundesbehörden die allgemeinen Bestimmungen über die Bundesrechtspflege. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten nach Art. 82 lit. a BGG steht auf dem Gebiet des Raumplanungs- und Baurechts zur Verfügung. Das Bundesgerichtsgesetz enthält keinen Ausschlussgrund (Art. 83 BGG). Angefochten ist ein Entscheid einer letzten kantonalen Instanz, welcher das Verfahren abschliesst (Art. 86 Abs. 1 lit. d, Art. 90 BGG). Die Beschwerdeführerin hat am vorinstanzlichen Verfahren teilgenommen, ist als Baugesuchstellerin durch den angefochtenen Entscheid besonders berührt und hat ein schutzwürdiges Interesse an dessen Aufhebung oder Änderung (Art. 89 Abs. 1 BGG). Auf die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ist grundsätzlich einzutreten.
2. 2.1 Die Beschwerdeführerin rügt, das Verwaltungsgericht habe der Gemeinde eine zu weitgehende Entscheidungsfreiheit eingeräumt und dadurch die Kognition der Baurekurskommission auf eine Willkürprüfung reduziert. Dies stelle einerseits eine Verletzung von Art. 33 Abs. 3 lit. b RPG, andererseits eine willkürliche Anwendung von § 20 Abs. 1 des Verwaltungsrechtspflegegesetzes des Kantons Zürich vom 24. Mai 1959 (VRG; LS 175.2) dar. Die erstinstanzliche Anwendung des kantonalen Rechts falle nicht in den Anwendungsbereich der Gemeindeautonomie. Das Verwaltungsgericht habe dies verkannt und Art. 50 Abs. 1 BV falsch angewendet. Gleichzeitig habe es den Anspruch auf rechtliches Gehör verletzt und eine formelle Rechtsverweigerung begangen. Schliesslich habe es die Wirtschaftsfreiheit und die Eigentumsgarantie verletzt, denn weder sei das Vorliegen eines öffentlichen Interesses noch die Verhältnismässigkeit der Bauverweigerung überprüft worden. Es bestehe aber ein öffentliches Interesse daran, dass die von der Rechtsordnung zugestandenen Baumöglichkeiten tatsächlich ausgeschöpft würden.
2.2 Das Verwaltungsgericht hat zur Begründung seines Entscheids zusammenfassend festgehalten, der Entscheid der Gemeinde beruhe auf einer vertretbaren und nachvollziehbaren ästhetischen Würdigung und einer korrekten Anwendung von § 238 Abs. 1 PBG. Mit ihrer abweichenden Beurteilung der gestalterischen Qualitäten des geplanten Bauvorhabens habe die Baurekurskommission deshalb in rechtsverletzender Weise in den Beurteilungsspielraum der Gemeinde eingegriffen.
2.2 Das Verwaltungsgericht hat zur Begründung seines Entscheids zusammenfassend festgehalten, der Entscheid der Gemeinde beruhe auf einer vertretbaren und nachvollziehbaren ästhetischen Würdigung und einer korrekten Anwendung von § 238 Abs. 1 PBG. Mit ihrer abweichenden Beurteilung der gestalterischen Qualitäten des geplanten Bauvorhabens habe die Baurekurskommission deshalb in rechtsverletzender Weise in den Beurteilungsspielraum der Gemeinde eingegriffen.
2.3 2.3.1 Gemäss § 238 Abs. 1 PBG sind Bauten, Anlagen und Umschwung für sich und in ihrem Zusammenhang mit der baulichen und landschaftlichen Umgebung im Ganzen und in ihren einzelnen Teilen so zu gestalten, dass eine befriedigende Gesamtwirkung erreicht wird; diese Anforderung gilt auch für Materialien und Farben. Es handelt sich bei § 238 Abs. 1 PBG um eine Ästhetikvorschrift, der als solcher keine raumplanerische Funktion zukommt. Sie ist deshalb auch nicht als Ausführungsbestimmung im Sinne von Art. 33 Abs. 2 RPG zu qualifizieren (vgl. <ref-ruling> E. 2a S. 173; <ref-ruling> E. 4b S. 31). Die Verweigerung der Baubewilligung gestützt auf § 238 Abs. 1 PBG wird deshalb auch nicht vom in Art. 33 Abs. 3 lit. b RPG verankerten Erfordernis der vollen Überprüfung durch wenigstens eine Beschwerdebehörde erfasst. Die Rüge der Verletzung der letztgenannten Bestimmung ist deshalb unbegründet.
2.3.2 Die von der Beschwerdeführerin angerufene Bestimmung von § 20 Abs. 1 VRG sieht insbesondere vor, dass mit Rekurs die Unangemessenheit der angefochtenen Verfügung gerügt werden kann. Die Baurekurskommission hatte nebst dieser Bestimmung jedoch auch die Gemeindeautonomie zu beachten, welche ihre Überprüfungsbefugnis einschränkt (Art. 85 KV/ZH). Gemeindeautonomie besteht immer dann, wenn das kantonale Recht für einen Sachbereich keine abschliessende Ordnung trifft, sondern ihn ganz oder teilweise der Gemeinde zur Regelung überlässt und ihr dabei eine relativ erhebliche Entscheidungsfreiheit einräumt. Der geschützte Autonomiebereich kann sich entgegen der Ansicht der Beschwerdeführerin auch auf einen Entscheidungsspielraum bei der Anwendung des kantonalen Rechts beziehen. Massgebend ist, dass die Gemeinde eigene Regelungen oder Entscheidungen treffen und dabei ihren besonderen Verhältnissen und Bedürfnissen Rechnung tragen kann (zur Publikation bestimmtes Urteil 1C_66/2010 vom 6. September 2010 E. 3.2 mit Hinweisen).
Bereits im Urteil 1C_19/2008 vom 27. Mai 2008 hat das Bundesgericht festgehalten, dass es sich bei der Anwendung von § 238 Abs. 1 PBG um einen typischen Anwendungsfall der Gemeindeautonomie handelt. Der kommunalen Baubehörde steht bei der Anwendung dieser Ästhetikvorschrift ein besonderer Ermessensspielraum zu, der im Rechtsmittelverfahren zu beachten ist. Trotz ihrer grundsätzlich umfassenden Kognition hat sich die Baurekurskommission deshalb bei der Überprüfung solcher Entscheide Zurückhaltung aufzuerlegen. Ist der Einordnungsentscheid einer kommunalen Baubehörde nachvollziehbar, das heisst, beruht er auf einer vertretbaren Würdigung der massgebenden Sachumstände, so hat die Baurekurskommission diesen zu respektieren und darf das Ermessen der kommunalen Behörde nicht durch ihr eigenes ersetzen (a.a.O., E. 5.3 mit Hinweis).
Die Vorinstanz hat ihren Entscheid in Beachtung dieser Grundsätze gefällt. Dass die Zurückhaltung, die sie dabei der Baurekurskommission auferlegte, auf eine Willkürprüfung hinausläuft, trifft nicht zu. Die Rüge, sie habe § 20 Abs. 1 VRG willkürlich angewendet und eine formelle Rechtsverweigerung (Art. 29 Abs. 1 BV) begangen, ist unbegründet. Ebenso wenig ist nach dem Gesagten eine falsche Anwendung der die Gemeindeautonomie gewährleistenden Garantie von Art. 50 Abs. 1 BV erkennbar.
2.3.3 Soweit die Beschwerdeführerin eine Verletzung der Eigentumsgarantie (Art. 26 BV) und der Wirtschaftsfreiheit (Art. 27 BV) mit Verweis auf eine fehlende Prüfung des öffentlichen Interesses und der Verhältnismässigkeit rügt, ist darauf hinzuweisen, dass eine Verletzung dieser Garantien nicht in einer mangelhaften Begründung, sondern nur im Entscheid selbst liegen kann. Diesbezüglich ist der Beschwerdeschrift jedoch keine hinreichend substanziierte Kritik zu entnehmen (Art. 106 Abs. 2 BGG). Dass das Verwaltungsgericht in dieser Hinsicht den Anspruch auf rechtliches Gehör verletzt hätte, macht die Beschwerdeführerin (zu Recht) nicht geltend.
3. 3.1 Die Beschwerdeführerin wirft der Vorinstanz eine willkürliche Anwendung von § 238 Abs. 1 PBG vor. Diese Vorschrift erlaube es nicht, in einem Quartier eine einheitliche und gleichgeschaltete Überbauung durchzusetzen. Die Ausführungen im angefochtenen Entscheid zum Gebäudevolumen seien unzutreffend. Die Massstäblichkeit im Verhältnis zu den angrenzenden Gebäuden sei gewahrt. Eine gewisse Andersartigkeit werde insbesondere durch die Gebäudelänge bewirkt. Sollte darin ein gestalterischer Mangel zu erblicken sein, so wäre dies durch die Nutzungsordnung, nicht durch das Projekt begründet. Mit der sorgfältigen Gliederung des Baukörpers werde die in der Wohnzone W3 mögliche Dichte subtil gelockert und mit der durchgehenden Balkon- bzw. Wintergartenfront filigran aufgelöst. Es sei die ausdrückliche Absicht, dem bisher quartierfremden Tor zum Sonnenberg ein neues, modernes und repräsentatives Gesicht zu geben. Die Beschwerdeführerin kritisiert weiter die vorinstanzlichen Ausführungen zu den Balkonen. Insbesondere vertritt sie die Ansicht, diese würden keineswegs zu einer unruhigen Fassadengestaltung führen. Auch sei der Vorwurf unbegründet, es fehle der Bezug der südöstlichen Gebäudeseite zur Hegibachstrasse. Die Gebäudestellung entspreche dem gegenwärtig bestehenden Haus und bilde damit Bestandteil des Quartiercharakters. Die Hegibach- und die Sonnenbergstrasse würden nicht senkrecht aufeinander stossen. Dies und die Topografie des Geländes erforderten, das Gebäude schräg zu stellen. Insgesamt weise die Gestaltung keine Mängel auf, zumindest nicht solche, welchen nicht durch Auflagen nach § 321 PGB beizukommen sei.
Im Zusammenhang mit der ästhetischen Würdigung des Bauprojekts macht die Beschwerdeführerin eine willkürliche Sachverhaltsfeststellung geltend. Insbesondere bringt sie vor, die Vorinstanz verstricke sich in Widersprüche, wenn sie einerseits die Umgebung als architektonisch qualitätsvoll bezeichne, andererseits anerkenne, dass die Umgebung ohne besondere Qualität sei.
3.2 Das Bundesgericht legt seinem Urteil den von der Vorinstanz festgestellten Sachverhalt zugrunde (Art. 105 Abs. 1 BGG). Soweit ein Beschwerdeführer die vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellungen beanstandet und eine mangelhafte Sachverhaltsfeststellung für den Ausgang des Verfahrens entscheidend ist, kann er nur geltend machen, die Feststellungen seien offensichtlich unrichtig oder beruhten auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 2 BGG). Eine entsprechende Rüge ist substanziiert vorzubringen (Art. 42 Abs. 2 BGG). Vorbehalten bleibt die Sachverhaltsberichtigung von Amtes wegen nach Art. 105 Abs. 2 BGG (<ref-ruling> E. 1.5 S. 129 f.; <ref-ruling> E. 1.4.3 S. 254 f.; Urteil des Bundesgerichts 1C_412/2008 vom 24. März 2009 E. 2.1; je mit Hinweisen).
Die von der Beschwerdeführerin behauptete Widersprüchlichkeit ist nicht erkennbar. Das Verwaltungsgericht führte aus, gestützt auf § 238 PBG könne ein Verzicht auf die Realisierung des zulässigen Bauvolumens nur in Ausnahmefällen verlangt werden, nämlich dann, wenn der Widerspruch zur baulichen Umgebung klar und krass sei; verlangt werde dabei eine besondere Qualität der bestehenden Überbauung, eine weitherum zurückhaltend ausgeschöpfte Ausnützung oder eine qualifizierte landschaftliche Empfindlichkeit. Diese Voraussetzungen seien vorliegend nicht erfüllt. Mit diesen Erwägungen ist durchaus vereinbar, dass das Verwaltungsgericht es zuvor als sachlich vertretbar bezeichnete, die Umgebung oberhalb der Sonnenbergstrasse als architektonisch qualitätsvoll einzustufen, zumal zwischen "qualitätsvoll" und "besonderer Qualität" durchaus ein Unterschied besteht.
Im Übrigen bezieht sich die Beschwerdeführerin mit ihrer Kritik an der Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz auf deren rechtliche Würdigung vor dem Hintergrund von § 238 Abs. 1 PBG. Darauf ist nun einzugehen.
3.3 Das Verwaltungsgericht stellte fest, dass durch eine Ausnützungsübertragung von benachbarten Grundstücken die Ausnützung des Baugrundstücks gegenüber den zonengemässen 90 % um rund 12 % auf 102 % erhöht werde. Dies sei zulässig und bedeute auch nicht, dass mehr als eine befriedigende Einordnung verlangt werden könne. Eben dieses Ziel sei aber mit Projekten, die eine ohnehin schon hohe Ausnützung maximal beanspruchten, schwieriger zu erreichen als mit Bauten, die volumenmässig der bestehenden Überbauungsstruktur entsprächen. Im Ergebnis werde es denn auch mit dem vorliegenden Projekt nicht erreicht. Die Vor- und Rücksprünge sowie die Balkonverglasungen und das Attikageschoss wirkten unruhig und hebten sich zu stark ab von den schlichten, mit klassischen Fassaden versehenen Altbauten in der Umgebung. Die Würdigung der Gemeinde, dass die Balkone als wuchtig erscheinen und durch ihre einseitige Ausrichtung zur Südwestseite hin ein Ungleichgewicht der Fassaden untereinander bewirken, sei vertretbar. Dass gleiche gelte für den fehlenden Bezug zum Strassenraum der Hegibachstrasse. Schliesslich sei die Schrägstellung des Gebäudes zur Sonnenbergstrasse unverständlich und verfehlt.
3.4 Nach der ständigen Praxis des Bundesgerichts liegt Willkür in der Rechtsanwendung 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. Das Bundesgericht hebt einen Entscheid jedoch nur auf, wenn nicht bloss die Begründung, sondern auch das Ergebnis unhaltbar ist. Dass eine andere Lösung ebenfalls als vertretbar oder gar zutreffender erscheint, genügt nicht (<ref-ruling> E. 4.1 S. 133 mit Hinweisen).
Die Ausführungen der Beschwerdeführerin sind nicht geeignet, die Würdigung des Verwaltungsgerichts als willkürlich erscheinen zu lassen. Aus den in den Akten befindlichen Plänen, der Fotodokumentation, der Modellfotografie und dem Computerbild geht hervor, dass sich das geplante Gebäude ästhetisch stark von seiner Umgebung abhebt. Diese ist relativ homogen; klare, einfache Formen überwiegen, ebenso der Abschluss mit Sattel- und Walmdächern. Das geplante Gebäude weist dagegen eine pointiert unregelmässige Gestalt auf. Es ist zu erwarten, dass es neben den benachbarten Häusern wuchtig erscheinen würde. Mit Letzteren kontrastiert es auch durch die teilweise verglasten Balkone. Schliesslich fällt auf, dass die klar dominierende Südfassade nicht die Ausrichtung der Gebäude an der Sonnenbergstrasse aufnimmt, sondern sich zu diesen schräg stellt. Dass diese Positionierung, weil sie jener des bestehenden Gebäudes entspreche, Teil des Quartiercharakters darstelle, erscheint übertrieben. Ebenso ist nicht ersichtlich, dass sie von der Topografie zwingend vorgegeben ist.
Insgesamt erscheint die ästhetische Würdigung der Vorinstanz vertretbar. Eine willkürliche Anwendung von § 238 Abs. 1 PBG ist zu verneinen. Auch ist nicht zu beanstanden, dass das Verwaltungsgericht blosse Auflagen nicht als genügend erachtet hat, denn nach § 321 PBG sind solchen nur Mängel des Bauvorhabens zugänglich, die ohne besondere Schwierigkeiten behoben werden können.
4. Es ergibt sich, dass die Beschwerde abzuweisen ist, soweit darauf eingetreten werden kann. Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat die Beschwerdeführerin die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Sie hat keinen Anspruch auf eine Parteientschädigung (Art. 68 Abs. 2 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf eingetreten wird.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 3'000.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Es wird keine Parteientschädigung zugesprochen.
4. Dieses Urteil wird der Beschwerdeführerin, der Stadt Zürich und dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 1. Abteilung, 1. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. Dezember 2010
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Féraud Dold