Sachverhalt:
A. Mit Beschluss vom 8. Oktober 2009 erteilte der Gemeinderat Seuzach der Sunrise Communications AG die Bewilligung für die Erstellung einer Mobilfunk-Basisstation (UMTS) auf dem Gebäude Birchstrasse 18 (Kat.-Nr. 2967) in Seuzach.
Dagegen erhoben X._, Y._ und Z._ Rekurs an die Baurekurskommission IV des Kantons Zürich. Die Baurekurskommission wies das Rechtsmittel mit Entscheid vom 22. April 2010 ab. Eine gegen diesen Entscheid erhobene Beschwerde wurde vom Verwaltungsgericht des Kantons Zürich am 8. September 2010 ebenfalls abgewiesen.
B. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten an das Bundesgericht vom 27. Oktober 2010 beantragen X._, Y._ und Z._, der Entscheid des Verwaltungsgerichts sei aufzuheben und die Baubewilligung sei zu verweigern. Eventualiter sei die Angelegenheit zur Ergänzung des Sachverhalts an die Baubehörde zurückzuweisen.
Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich beantragt die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Die Gemeinde Seuzach hat sich mit Eingabe vom 22. November 2010 vernehmen lassen, ohne jedoch einen formellen Antrag zu stellen. Die Beschwerdegegnerin beantragt die Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Umwelt und das Bundesamt für Raumentwicklung, welche ebenfalls zur Vernehmlassung eingeladen wurden, haben auf eine Stellungnahme verzichtet. In ihrer Replik halten die Beschwerdeführer im Wesentlichen an ihren Anträgen und Rechtsauffassungen fest.
Mit Präsidialverfügung vom 30. November 2010 hat das Bundesgericht der Beschwerde die aufschiebende Wirkung beigelegt.

Erwägungen:
1. Beim angefochtenen Entscheid handelt es sich um einen kantonal letztinstanzlichen Entscheid über die Baubewilligung für eine Mobilfunkanlage, welcher der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten unterliegt (<ref-law>). Die Beschwerdeführer wohnen unbestrittenermassen innerhalb des Perimeters, in dem die Strahlung noch 10 % des Anlagegrenzwerts beträgt. Sie sind deshalb gemäss der bundesgerichtlichen Rechtsprechung grundsätzlich zur Beschwerde legitimiert (Art. 89 Abs. 1 lit. b und c BGG; <ref-ruling> E. 2 S. 169 ff. mit Hinweisen). Auf die Beschwerde ist grundsätzlich einzutreten.
2. 2.1 Die Beschwerdeführer machen geltend, die geplante Mobilfunkanlage entspreche keinem Bedürfnis nach Versorgung mit Mobilfunkdiensten. Der Website der Beschwerdegegnerin sei zu entnehmen, dass die Gemeinde Seuzach vollständig mit Telefonie und weiteren auf UMTS basierenden Diensten versorgt sei. Aus diesem Grund könne die Anlage nicht mehr als blosse technische Infrastrukturbaute betrachtet werden und sei die Zonenkonformität zu verneinen.
2.2 Die Vorinstanz hielt zur Frage der Zonenkonformität fest, die projektierte Mobilfunkanlage könne aufgrund ihrer Dimensionen und ihrer durchschnittlichen Leistungsfähigkeit noch als gewöhnliche Anlage qualifiziert werden. Sie gehe nicht über das hinaus, was zur üblichen Ausstattung einer reinen Wohnzone mit Infrastrukturanlagen gehöre.
2.3 Mobilfunkantennen sind als Infrastrukturbauten in Bauzonen zulässig, wenn ein Bezug zu den Zonenflächen besteht, auf welchen sie erstellt werden sollen (Art. 22 Abs. 2 lit. a RPG). Sie sind in diesem Sinne in der Bauzone grundsätzlich zonenkonform, soweit sie im Wesentlichen der Abdeckung derselben dienen (<ref-ruling> E. 4.3.1 und 4.3.2 S. 324 f. mit Hinweisen, 353 E. 4.2 S. 360; Urteil 1C_378/2008 vom 27. Januar 2009 E. 4.2). Dass die umstrittene Mobilfunkanlage im Wesentlichen der Abdeckung der Wohnzone dienen soll, in welcher ihre Errichtung geplant ist, wird von den Beschwerdeführern nicht in Abrede gestellt. Sie machen lediglich geltend, die Abdeckung sei bereits hinreichend gewährleistet und es bestehe deshalb kein Bedürfnis mehr nach zusätzlichen Anlagen. Dabei übersehen sie, dass ein Bedürfnisnachweis bzw. der Nachweis einer Versorgungslücke bei der Errichtung von Mobilfunkantennen innerhalb der Bauzone nicht erforderlich ist (Urteil 1A.162/2004 vom 3. Mai 2005 E. 4 mit Hinweisen, in: DEP 2005 p. 740; vgl. dagegen für Mobilfunkanlagen ausserhalb der Bauzone Urteil 1C_478/2008 vom 28. August 2009 E. 4 mit Hinweisen, in: URP 2009 S. 910). Ihre Rüge erweist sich damit als unbegründet.
3. 3.1 Die Beschwerdeführer bringen zudem vor, der Betrieb der geplanten Anlage stelle einen Betrieb im baurechtlichen Sinne dar und besitze einen ausschliesslich gewerblichen Hintergrund. Es entstünden ideelle Immissionen, vor welchen die Anwohner durch das Polizeirecht geschützt würden.
3.2 Die Beschwerdeführer machen nicht den Schutz der Nachbarn vor nichtionisierender Strahlung geltend, welcher abschliessend durch die Verordnung vom 23. Dezember 1999 über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV; SR 814.710) geregelt wird. Vielmehr geht es ihnen um die psychologischen Auswirkungen einer umweltschutzkonformen Mobilfunkanlage und damit um ideelle Immissionen. Das Bundesgericht hat es in seiner Rechtsprechung als grundsätzlich möglich erachtet, ideelle Immissionen durch planungs- und baurechtliche Vorschriften einzuschränken. Ob dies geschieht, liegt aber im Ermessen der Planungsbehörde bzw. des Gesetzgebers (<ref-ruling> E. 4.3.4 S. 328 mit Hinweisen; Urteil 1C_458/2009 vom 10. Mai 2010 E. 4.4). Entsprechende kantonale oder kommunale Vorschriften prüft das Bundesgericht nur unter dem Gesichtswinkel der Willkür (<ref-law>; vgl. <ref-law>). Die Beschwerdeführer berufen sich diesbezüglich nicht auf eine konkrete Bestimmung und legen nicht in substanziierter Weise dar, weshalb die Vorinstanz durch die Verneinung von rechtlich relevanten ideellen Immissionen Bundesrecht verletzt haben sollte (<ref-law>). Auf ihre Rüge ist deshalb nicht einzutreten.
4. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Diesem Ausgang des Verfahrens entsprechend sind die Gerichtskosten den unterliegenden Beschwerdeführern aufzuerlegen (<ref-law>). Sie haben der obsiegenden, anwaltlich vertretenen Beschwerdegegnerin eine dem Aufwand entsprechende Parteientschädigung zu bezahlen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 3'000.-- werden den Beschwerdeführern auferlegt.
3. Die Beschwerdeführer haben die Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 1'500.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Gemeinderat Seuzach, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 1. Abteilung, 1. Kammer, sowie dem Bundesamt für Umwelt und dem Bundesamt für Raumentwicklung schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 14. März 2011
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Fonjallaz Dold