Faits:
A. Par décisions des 9 juillet, 1er et 16 octobre 2002, l'Office cantonal genevois de l'assurance-invalidité (ci-après: l'office AI) a alloué à S._ (née en 1965) une demi-rente d'invalidité du 1er octobre 1999 au 31 juillet 2000, puis une rente entière d'invalidité dès le 1er août 2000, fondée sur un taux d'invalidité de 67 %.
Au cours d'une révision initiée d'office, l'administration a notamment chargé le docteur O._ d'une expertise. Il a également mandaté le docteur L._ pour une évaluation psychiatrique de l'assurée. Après avoir suivi le traitement spécialisé préconisé par l'expert (rapport du 2 décembre 2005), l'intéressée a été examinée le 26 avril 2007 par le docteur E._, psychiatre auprès du Service médical régional AI (SMR). Selon le médecin, l'état de santé de l'assurée avait évolué de façon favorable et elle disposait du point de vue psychique d'une capacité de travail entière dans toute activité professionnelle respectant les limitations fonctionnelles somatiques (rapport du 22 mai 2007). Le 30 juin 2008, l'office AI a rendu une décision par laquelle il a remplacé la rente entière d'invalidité octroyée à S._ par un quart de rente à partir du 1er juillet 2008, au motif qu'elle présentait, après comparaison des revenus déterminants, un taux d'invalidité de 41 %.
B. Statuant le 7 mai 2009 sur le recours formé par l'assurée contre la décision administrative, le Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève l'a admis partiellement. Constatant que S._ avait droit à un trois-quarts de rente d'invalidité à compter du 1er août 2008, il a renvoyé la cause à l'office AI pour calcul des prestations dues.
C. L'office AI interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il demande l'annulation. Il assortit son recours d'une demande d'effet suspensif.
S._ conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer.

Considérant en droit:
1. 1.1 Bien que le dispositif du jugement entrepris renvoie la cause à l'office recourant, il ne s'agit pas d'une décision incidente au sens de l'<ref-law> car la juridiction cantonale a statué définitivement sur les points contestés, le renvoi de la cause ne visant que le calcul de la rente d'invalidité allouée. Le recours est dès lors recevable puisqu'il est dirigé contre un jugement final (cf. <ref-law>; arrêt 9C_684/2007 du 27 septembre 2007 consid. 1.1, in SVR 2008 IV n° 39 p. 131).
1.2 Le recours en matière de droit public peut être formé pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (<ref-law>), sans être limité par les arguments du recourant ou par la motivation de l'autorité précédente. Toutefois, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'<ref-law>, le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués et ne peut aller au-delà des conclusions des parties (<ref-law>). Il fonde son raisonnement sur les faits retenus par la juridiction de première instance (<ref-law>) sauf s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>). Le recourant qui entend s'écarter des faits constatés doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions de l'<ref-law> sont réalisées sinon un état de fait divergent ne peut être pris en considération.
2. Le litige porte sur la réduction, par la voie de la révision ou de la reconsidération (par substitution de motifs) du droit de l'intimée à une rente entière d'invalidité et le remplacement de cette prestation par un quart de rente dès le 1er juillet 2008. Le jugement entrepris expose correctement les règles légales et la jurisprudence applicables en la matière, si bien qu'il suffit d'y renvoyer.
3. 3.1 Sous l'angle de la révision tout d'abord, la juridiction cantonale a examiné la situation de l'intimée au moment où a été rendue la décision du 9 juillet 2002, puis celle prévalant à la date de la décision litigieuse au regard des avis médicaux au dossier (en particulier, les rapports de l'Hôpital X._ des 16 janvier 1999 et 10 juillet 2000, du docteur M._ du 1er novembre 2000 et du docteur O._ élaboré en avril 2005). Elle a constaté que l'état de santé de la recourante sur le plan somatique - qu'elle a jugé seul déterminant parce que la problématique psychique n'était invalidante ni au moment de la décision initiale, ni au moment de la décision de révision - ne s'était pas amélioré de façon notable, de sorte que les conditions d'une révision au sens de l'<ref-law> n'étaient pas réalisées. En particulier, les premiers juges ont considéré que le rapport du docteur O._, outre qu'il était dénué de valeur probante, ne constituait qu'une appréciation différente d'une situation identique, ce qui ne permettait pas de procéder à une révision du droit à la rente.
3.2 L'autorité de recours de première instance a expliqué de manière circonstanciée les raisons pour lesquelles elle considérait que les conditions d'une révision n'étaient pas réalisées en l'occurrence et que l'avis du docteur O._, qui avait conclu à une capacité de travail entière dans une activité légère depuis le jour de l'expertise, ne pouvait être suivi. Compte tenu de son pouvoir d'examen restreint (consid. 1.2 supra), il n'appartient pas au Tribunal fédéral de procéder une nouvelle fois à l'appréciation des preuves administrées, mais au recourant d'établir en quoi celle opérée par l'autorité cantonale serait arbitraire ou en quoi les faits constatés auraient été établis de façon manifestement inexactes, incomplètes ou au mépris de règles essentielles de procédure. En l'espèce, le recourant se contente d'invoquer une appréciation arbitraire des preuves en ce que les premiers juges se seraient limités à l'examen des seules affections physiques. Ce faisant, il ne cherche pas à établir, au moyen d'une argumentation précise et étayée, en quoi la prise en considération de l'atteinte psychique - dont la juridiction cantonale a nié le caractère invalidant lors des deux périodes déterminantes - serait propre à faire apparaître le résultat de l'appréciation des preuves à laquelle a procédé cette autorité comme insoutenable ou en contradiction avec le dossier. Son grief est donc mal fondé. Il en va de même de l'argument du recourant selon lequel la situation de l'intimée aurait manifestement subi une évolution favorable, puisqu'elle disposerait d'une pleine capacité de travail dans une activité adaptée. Le recourant ne fait ici que substituer sa propre appréciation des preuves à celle des premiers juges, ce qui est insuffisant pour démontrer que les faits déterminants ont été établis en violation de l'interdiction de l'arbitraire.
4. 4.1 Sous l'angle de la reconsidération ensuite, la juridiction cantonale a retenu que la décision initiale par laquelle une rente entière d'invalidité avait été allouée à l'intimée ne pouvait être qualifiée de manifestement erronée au vu de la situation de droit et de fait qui prévalait en juillet 2002. L'administration s'était en effet fondée à l'époque sur l'avis du docteur M._, qui avait attesté de différentes périodes d'incapacité de travail dès le 7 décembre 1998, puis fait état d'une capacité de travail résiduelle de 50 % dans une activité adaptée à partir du 1er novembre 2001 (rapport du 1er novembre 2000). La comparaison des revenus déterminants effectuée en fonction d'une telle capacité de travail par la Division de réadaptation de l'office AI, qui avait fixé à 67 % le degré d'invalidité (rapport du 21 juin 2001) n'apparaissait par ailleurs par critiquable.
4.2 Sans contester le raisonnement suivi par les premiers juges, ni leur appréciation des preuves, le recourant s'en prend à la motivation de la décision initiale du 9 juillet 2002 pour en déduire qu'elle était manifestement erronée. Dès lors qu'il admet que la capacité de travail de l'intimée dans sa profession d'aide-soignante était nulle avant le mois de mai 2000 et que seule une activité adaptée était exigible de sa part - dans une mesure fixée à 50 % (demi-journée) tant par le médecin traitant de l'assurée (rapport du 24 novembre 2000) que par le docteur M._ -, on ne voit pas que l'octroi d'une rente entière d'invalidité fondée sur un taux d'invalidité de 67 % à partir du 1er août 2000 fût manifestement inexacte, compte tenu de la comparaison des revenus effectuée à l'époque par l'administration dont les termes ne sont pas remis en cause par le recourant. Contrairement à ce qu'il affirme par ailleurs - sans expliquer cependant en quoi cet élément serait susceptible de modifier l'issue du litige (cf. <ref-law>) - une incapacité de travail de 50 % en raison de complications liées à la grossesse de l'assurée a été attestée par le docteur M._ dans son rapport du 1er novembre 2000. Enfin, son argument tiré d'une violation du principe dit de la priorité de la réadaptation sur la rente, au motif que le droit éventuel de l'intimée à des mesures d'ordre professionnel n'avait pas été examiné à l'époque de la décision initiale en cause, tombe à faux. L'examen de l'exigibilité et du bien-fondé d'éventuelles mesures d'ordre professionnel s'impose lorsqu'il existe suffisamment d'indices au dossier que des mesures de réadaptation apparaissent indiquées, tant objectivement que subjectivement. Le recourant ne prétend pas, ni ne rend dès lors vraisemblable que de tels indices existaient à l'époque de la décision initiale, de sorte qu'il n'y a pas lieu de se pencher plus avant sur son grief, faute de motivation suffisante.
4.3 Pour le reste, les parties ne contestent à raison pas la réduction de la rente entière d'invalidité à un trois-quarts de rente à partir du 1er août 2008 telle qu'admise par la juridiction cantonale en application des dispositions finales (let. f) de la modification de la LAI du 21 mars 2003 (4ème révision de l'AI).
5. Mal fondé, le recours doit être rejeté. Vu l'issue du litige, les frais de justice seront supportés par le recourant (art. 66 al. 1 en corrélation avec l'<ref-law>), qui versera par ailleurs à l'intimée une indemnité à titre de dépens (<ref-law>). Le présent arrêt rend par ailleurs sans objet sa demande d'effet suspensif.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le recourant versera à l'intimée la somme de 2'000 fr. à titre de dépens pour la dernière instance.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 31 août 2009
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Meyer Moser-Szeless