Faits:
A. Par jugement du 1er juillet 2010, le Tribunal correctionnel de la République et canton du Jura a condamné X._ à une peine privative de liberté de 5 ans pour diverses infractions de nature sexuelle commises au préjudice de sa fille, Y._.
B. Statuant par arrêt du 22 février 2011 sur les appels des prénommés, la Cour pénale du Tribunal cantonal jurassien a reconnu X._ coupable d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, contraintes sexuelles et viols perpétrés au détriment de Y._ et l'a condamné à une peine privative de liberté de 4 ans et demi - peine complémentaire à celles prononcées par jugements des 14 septembre 2007 et 30 septembre 2008. Elle s'est en bref fondée sur les faits suivants.
Y._, née le *** 1991, a subi depuis ses 6 ou 7 ans des attouchements réitérés de la part de son père au-dessus et au-dessous de ses vêtements, notamment sur la poitrine, le sexe et les fesses. A une reprise, X._ a saisi sa main et l'a forcée à lui prodiguer des caresses sur le sexe. Le 13 mars 2002, X._ se trouvait dans le bureau de leur maison de A._, lorsqu'il y a contraint sa fille à subir, pour la première fois, une relation sexuelle complète et un acte de sodomie. Y._ a déposé plainte pénale le 18 mars 2002 puis l'a retirée deux jours plus tard. Les attouchements, qui avaient provisoirement cessé, ont ensuite repris. Durant l'été 2003, X._ a derechef contraint sa fille, par deux fois, à des rapports sexuels complets dans un appartement de vacances en Espagne. Le 30 mai 2005, Y._ a dénoncé les agissements de son père. Le lendemain, le placement immédiat de Y._ à l'Institut B._ de C._ a été ordonné.
C. X._ interjette un recours en matière pénale contre l'arrêt cantonal, dont il requiert l'annulation en concluant à son acquittement. Il demande à bénéficier de l'assistance judiciaire.
Il n'a pas été ordonné d'échange d'écritures.

Considérant en droit:
1. Le recourant fait grief à la cour cantonale d'avoir procédé à une appréciation arbitraire des preuves en se fondant sur le rapport d'expertise de crédibilité établi par D._ et sur celui de E._, auxquels il conteste toute valeur probante.
1.1 L'arrêt attaqué expose de manière complète les dispositions légales et la jurisprudence régissant la force probante des rapports d'expertise de crédibilité, de sorte que l'on peut y renvoyer sur ce point (arrêt attaqué consid. 5.1; <ref-law>).
1.2 Le recourant reproche au rapport d'expertise établi par D._ de ne pas analyser les sentiments de Y._ qui a tenu des propos malveillants à l'encontre de son père. L'experte n'aurait pas non plus suffisamment instruit les événements prétendument survenus en Espagne, alors que les explications y relatives de Y._ se révélaient peu plausibles. Elle aurait donc rendu ses conclusions sans envisager l'hypothèse de fausses allégations. A l'appui de ces considérations, le recourant se réfère à l'arrêt rendu le 31 mai 2007 par la Chambre d'accusation jurassienne.
1.2.1 En tant que le recourant reproche à l'experte de n'avoir pas suffisamment investigué les événements décrits en Espagne, il se méprend sur l'objet de l'expertise de crédibilité qui porte sur la validité des déclarations proprement dites (<ref-ruling> consid. 5 p. 58; <ref-ruling> consid. 2 p. 84 et les références citées). Il n'appartient pas à l'expert d'instruire les faits incriminés.
1.2.2 Dans son rapport du 10 juillet 2006 complété le 3 octobre 2006, D._ (psychologue diplômée FSP/SSPL, experte en psychologie du témoignage) récapitule les éléments essentiels du dossier (acte d'accusation, faits allégués, témoignages, dépositions du prévenu, rapports médicaux), présente l'anamnèse et résume les déclarations de Y._ (rapport p. 8-31). Après avoir examiné la situation personnelle et la capacité de témoigner de cette dernière, elle analyse le contenu de son témoignage à l'aune des 19 critères de réalité établis par la méthode d'analyse du témoignage préconisée par Undeutsch (rapport p. 3-7 et 33 - 46), la genèse et le développement de celui-ci (rapport p. 46-48), ainsi que la motivation d'une éventuelle fausse allégation (rapport p. 49-51).
Dans son évaluation, l'experte relève que le discours de Y._ est simple. Les déclarations, spontanées et authentiques, ne relèvent pas du lieu commun. Elles sont claires, précises et cohérentes. Les réponses ne reproduisent pas un vocabulaire technique qui soit le produit d'une influence suggestive. La qualité des descriptions témoigne d'images intériorisées qui attestent du vécu réel des dires. Les propos détachés exprimés au cours de la première audition officielle évoquent le mode d'expression caractéristique des victimes qui s'écartent inconsciemment du vécu traumatique.
On ne décèle pas non plus les indices d'une déposition imaginaire, tels que des propos inconstants, l'influence suggestive de tiers ou l'intention de nuire ou d'obtenir un bénéfice secondaire. En faisant allusion aux « rideaux de la chambre à coucher », la fille caractérise le mode d'agir de son père qui, selon elle, prenait prétexte de tout pour se retrouver seul avec elle. Le souvenir d'un coup de pied sur les fesses reçu de son père lors d'une excursion à Interlaken - qu'elle avait très mal pris, tandis qu'il avait amusé ses frères qui l'avaient interprété comme une petite punition amicale - illustre son état psychologique, appuyant le vécu réel du récit. Ces éléments nouveaux sont relatés de manière différenciée et ne contiennent pas d'aggravation des accusations portées, le contraire préfigurant une fausse allégation. En déclarant haïr son père, Y._ livre un témoignage général qui ne présente aucun rapport avec le sujet délictueux, car seule la qualité des déclarations relatives aux abus importe. Il n'en ressort aucun élément laissant transparaître l'intention d'une vengeance ayant suscité de fausses allégations. En précisant au contraire n'avoir jamais été sérieusement frappée mais avoir reçu des gifles qu'elle avait méritées, elle tient des propos qui tendent à alléger les charges contre son père, ce qui augmente la crédibilité des déclarations de Y._.
L'experte en conclut que le témoignage de Y._ satisfait à un nombre important de critères de réalité. La complexité de leur combinaison apporte une valeur diagnostique hautement estimée pour retenir l'hypothèse du vécu réel de l'ensemble du récit. La genèse et le développement du discours soutiennent la même hypothèse. Excluant l'éventualité de déclarations constitutives d'affabulation, formulées sous l'influence suggestive ou basées sur l'expérience d'une tierce personne, l'experte conclut au vécu réel des dires de Y._.
1.2.3 L'experte a évalué la crédibilité des déclarations de Y._ conformément à la méthode d'analyse du témoignage et des 19 critères de réalité reconnus par la doctrine et la jurisprudence. En soulignant que les déclarations de Y._ ne présentent pas d'inconstance dans les éléments de fond, ni d'aggravation des charges induisant l'hypothèse d'un non vécu, elle n'a pas ignoré la démarche lui imposant de garder à l'esprit que les déclarations de Y._ pouvaient ne pas refléter la vérité. L'expertise de crédibilité de D._ a donc été conduite conformément aux standards méthodologiques reconnus par le Tribunal fédéral.
Dans son arrêt du 31 mai 2007, la Chambre d'accusation a certes considéré que ce rapport était incomplet du fait que l'experte n'y avait pas analysé les ressentis de Y._, ni discuté les éléments nouveaux et les précisions rapportés par celle-ci lors de ses auditions successives, et que, ce faisant, elle n'avait pas suffisamment envisagé l'hypothèse d'une fausse allégation. Pour autant, la Chambre d'accusation n'a pas dénié toute valeur probante à l'expertise pour le motif qu'elle n'aurait pas satisfaisait aux réquisits méthodologiques. Elle a simplement considéré que celle-ci présentait un certain nombre de lacunes et ordonné un complément d'expertise en ce sens. Partant, les juges cantonaux n'ont pas procédé arbitrairement en tenant l'expertise de D._ pour valable et en considérant qu'elle formait un ensemble avec celle de E._ (arrêt attaqué p. 54 § 1).
Au demeurant, l'appréciation de la crédibilité des divers moyens de preuve relève en premier lieu de la compétence du juge du fait et aucun moyen de preuve ne s'impose à lui, conformément au principe de la libre appréciation des preuves (art. 169 al. 3 et 249 PPF en vigueur jusqu'au 31 décembre 2010). C'est donc à tort que le recourant reproche aux magistrats d'avoir complété les conclusions de l'expertise en se référant aux déclarations de Y._ lors des débats (arrêt attaqué p. 52 § 2).
1.3 Le recourant conteste la validité du rapport de E._ pour le motif que l'expert aurait éludé l'éventualité d'un faux témoignage, en partant de la prémisse que les faits dénoncés sont véridiques.
1.3.1 Dans son expertise établie le 4 octobre 2008, E._ (spécialiste en psychothérapie) indique concentrer son analyse de la crédibilité des déclarations de Y._, sur le discours de cette dernière et sur la recherche de signes et cadres nosographiques compatibles avec les traumatismes consécutifs à des actes sexuels commis sur des enfants. Procédant à l'examen des propos tenus par Y._ lors de sa rétractation, il observe que celle-là s'empêtre dans des contradictions et tient des propos incohérents, voire abracadabrants. Ces récits successifs sont conciliables avec une révélation d'abus suivie d'une rétractation conditionnée par loyauté à l'environnement familial. En revanche, le dévoilement du 30 mai 2005 est détaillé, cohérent et répétitif, l'expertisée évoquant avec précision le contenu des abus, leur durée, les personnes de confiance auprès desquelles elle s'est ouverte, ainsi que les circonstances du premier dévoilement dont la description ne se distingue pas de celle donnée en 2002. L'exposé des abus à l'expert corrobore celui présenté aux autorités et à l'entourage le 30 mai 2005. Les récits aux différents confidents sont également cohérents et répétitifs. La congruence entre les déclarations et les affects est manifeste, Y._ présentant un ralentissement du discours et apparaissant particulièrement angoissée à l'abord des faits et des questions sensibles. Le discours est associatif, en ce sens qu'il ne relève pas d'une narration apprise par c?ur. Il s'inscrit dans des mouvements affectifs en adéquation avec les situations évoquées. Les dévoilements sont survenus à la faveur de contraintes ou de conflits majeurs sans suggestion de l'entourage. L'expert conclut à la crédibilité des déclarations de Y._ en regard de la cohérence, du caractère répétitif, de la congruence et de la concordance idéo-affective de ses déclarations.
1.3.2 Conformément au mandat qui lui a été confié, l'expert s'est appliqué à analyser la crédibilité des déclarations proprement dites qui constituent en soi l'objet de l'expertise psychologique du témoignage (<ref-ruling> consid. 5 p. 58; <ref-ruling> consid. 2 p. 84 et les références citées). En particulier, il a apprécié les révélations de Y._ à la lumière de leur cohérence, de leur enchâssement contextuel, de la spontanéité des dévoilements, de la qualité et de la quantité des détails périphériques. Outre que l'expert judiciaire est en principe libre d'appliquer la méthode qui lui paraît judicieuse, celle choisie par E._ a porté sur l'analyse de crédibilité des déclarations de Y._ à l'aune d'une série de critères de réalité développés par la méthode d'analyse de la crédibilité du témoignage préconisée par Undeutsch. Le fait de n'avoir pas procédé par énumération systématique des 19 critères ne saurait invalider cette méthode - ni respectivement le rapport en résultant - qui suit néanmoins les critères scientifiques établis, sépare soigneusement les constatations de fait du diagnostic et expose clairement et logiquement ses conclusions. L'expert a dûment examiné si Y._, compte tenu des circonstances, de ses capacités intellectuelles et des motifs du dévoilement, était capable de faire les dépositions litigieuses, même sans un véritable contexte expérientiel. Dans ce cadre, il a analysé le contenu et la genèse des déclarations et du comportement, les caractéristiques de l'expertisée, de son vécu et de son histoire personnelle, ainsi que divers éléments extérieurs (ATF <ref-ruling> consid. 2 p. 85 s.).
L'expert a également indiqué n'avoir observé aucun indice d'un témoignage imaginaire, tels que des propos inconstants, l'influence suggestive de tiers ou de l'entourage, l'intention de nuire ou d'obtenir un bénéfice secondaire. Les propos de Y._, étroitement corrélés à l'affect, n'étaient pas contaminés par l'imaginaire. Aucune discordance idéo-affective permettant de douter du discours n'avait été observée. Y._ n'avait présenté aucun élément discursif évoquant des propos délirants hallucinatoires. Elle n'avait jamais tendu à fabuler ou à accabler son père. L'expert n'a donc pas omis de garder à l'esprit que les déclarations de Y._ pouvaient ne pas être fondées sur la réalité.
1.3.3 L'expertise du docteur E._ répond ainsi aux standards professionnels reconnus par la doctrine et la jurisprudence. Elle ne saurait être mise en cause pour des motifs d'ordre méthodologique. Au reste, elle est fournie et détaille avec suffisamment de précision les critères de validité des déclarations en faveur ou en défaveur de la crédibilité de la plaignante. Les conclusions du rapport sont claires et univoques, à savoir que les propos sont crédibles. En particulier, les considérations excluant que l'expertisée ait cherché à accabler le recourant ne sont pas critiquables, les propos haineux tenus par Y._ contre son père n'ayant eu aucune incidence sur les agissements dénoncés. La doctoresse D._ a également indiqué que le fait que la plaignante ait dit haïr son père constituait un témoignage général fourni sans rapport avec le sujet délictuel (arrêt attaqué p. 51 § 3). De même, les propos de l'expert excluant que les déclarations de Y._ soient imaginaires ne sauraient être mis en doute du fait que celle-ci n'a pu livrer aucune précision quant à l'usage ou non de préservatifs au cours des rapports, à la durée de ces derniers ou à l'existence d'accoudoirs sur la chaise de bureau de A._. A dires d'experts, elle a en effet livré des éléments qualitativement importants soutenant l'hypothèse du vécu réel de ses déclarations (arrêt attaqué p. 51 § 3). En outre, il est notoire qu'une victime - d'autant plus lorsqu'il s'agit d'un enfant - rencontre des difficultés à fournir une description détaillée des abus sexuels subis, en raison précisément du trouble occasionné par ces derniers (cf. arrêt attaqué p. 57 § 2). La force probante de l'expertise de E._ n'est donc pas critiquable (sur cette notion cf. <ref-ruling> consid. 3a p. 352).
1.4 Le présent grief se révèle ainsi mal fondé.
2. Le recourant se plaint d'arbitraire dans l'appréciation des preuves et de violation du principe in dubio pro reo.
2.1 Les griefs d'arbitraire et de violation du principe in dubio pro reo, tels qu'ils sont motivés en l'espèce, n'ont pas de portée distincte (cf. <ref-ruling> consid. 2a p. 41). A l'appui de l'un comme de l'autre, le recourant fait valoir que les faits retenus l'ont été ensuite d'une appréciation arbitraire des preuves. En matière d'appréciation des preuves et d'établissement des faits, l'autorité tombe dans l'arbitraire lorsqu'elle ne prend pas en considération, sans aucune raison sérieuse, un élément de preuve propre à modifier la décision, lorsqu'elle se trompe manifestement sur son sens et sa portée, ou encore lorsque, sur la base des éléments recueillis, elle parvient à des constatations insoutenables. L'arbitraire ne résulte pas du seul fait qu'une autre solution serait envisageable ou même préférable. Au contraire, il faut que la décision entreprise soit manifestement insoutenable et cela non seulement dans sa motivation mais aussi dans son résultat (<ref-ruling> consid. 4.2 p. 560).
2.2 Pour condamner le recourant, les juges cantonaux se sont fondés sur les déclarations de la plaignante qu'ils ont tenues pour crédibles. Ses explications étaient cohérentes. Elle n'avait jamais varié de façon significative malgré les nombreuses années qui s'étaient écoulées. Les expertises concluaient à la crédibilité de ses déclarations en regard de leur cohérence, de leur caractère répétitif, de leur congruence et concordance idéo-affective. A l'inverse, les experts avaient observé que lors de sa rétractation du 20 mars 2002, Y._ avait eu de la peine à inventer une histoire crédible et logique qu'elle n'avait pas réellement vécue. Le visionnement de son audition du 20 mars 2002 - auquel la cour cantonale a également procédé - était éloquent du malaise dans lequel elle s'était trouvée lorsqu'elle avait dû justifier sa rétractation. Alors qu'elle mentait, son discours était devenu incohérent et imprécis, ce qui n'avait plus été le cas tout au long de la procédure engagée en 2005.
La version des faits de Y._ était en outre étayée par plusieurs témoignages indirects. Ses confidents avaient rapporté une version concordante de ses révélations. F._ avait déclaré que Y._ lui avait téléphoné le 28 mai 2005 pour lui avouer qu'elle n'était plus vierge, ayant été violée par son père. Selon F._ et G._, elle avait répété ces propos à G._ et H._ au cours du même week-end. Aux dires de I._, J._, K._ et L._, Y._ leur avait montré, pendant les cours du lundi 30 mai 2005, son carnet scolaire sur lequel elle avait écrit s'être fait violer par son père. Les filles s'étaient réunies à la récréation et Y._ s'était alors confiée à elles. M._ avait déclaré qu'il avait été très difficile pour Y._ de ne plus avoir le droit de fermer sa porte à clef après son admission à l'Institut B._, déclarations corroborant celles de Y._ qui avait indiqué avoir pris l'habitude de fermer à clef la porte de sa chambre de A._ pour se protéger.
Les magistrats se sont également référés au rapport médico-légal gynécologique établi le 7 juin 2005 par la doctoresse N._ aux termes duquel l'examen gynécologique de Y._ était compatible avec un status postpénétration. La lésion étant ancienne, elle était considérée comme suspecte. Toutefois, il n'était pas possible de l'affirmer formellement, car la patiente était oestrogénisée. Ce nonobstant, ce médecin avait conclu à un abus sexuel probable.
Enfin, se fondant sur un rapport établi le 19 avril 2010 par l'Unité d'hospitalisation psychiatrique pour adolescents et deux rapports établis les 15 et 29 octobre 2010 par la doctoresse O._, les juges cantonaux ont retenu que durant l'été 2005, Y._ avait souffert de crises d'angoisse au cours desquelles elle avait présenté des difficultés respiratoires et des tremblements. Elle était très triste, anxieuse voire agressive, en proie à des idées noires et des difficultés d'endormissement, ainsi qu'à des comportements d'auto-mutilation (scarifications). Les spécialistes avaient posé les diagnostics de difficultés liées à de possibles sévices sexuels infligés à un enfant par une personne de son entourage immédiat (Z61.4) et d'événements entraînant une perte de l'estime de soi pendant l'enfance (Z61.3).
2.3 Le recourant fait grief aux juges cantonaux de s'être fondés sur les déclarations de Y._ qu'il considère comme non crédibles. Il met en cause l'attitude générale de cette dernière, qui ne serait pas compatible avec celle d'une victime d'abus. Ce point de vue serait conforté par une communication du 21 mars 2002 de la police cantonale aux termes de laquelle le comportement et l'attitude de l'enfant ne correspondaient pas à la gravité des faits dénoncés. Le discours de Y._ n'était pas non plus détaillé, celle-ci n'ayant pas pu décrire les rapports sexuels subis, ni préciser leur durée. Elle n'avait pas non plus su replacer dans le temps les agissements qui se seraient prétendument produits en Espagne (début ou fin des vacances), ni indiquer le laps de temps écoulé entre les deux agressions. De même ne s'était-elle pas rappelée si son père avait fait usage ou non d'un préservatif ou si la chaise du bureau de A._ était équipée ou non d'accoudoirs. Enfin, ses propos n'étaient pas répétitifs, Y._ n'ayant fait état d'attouchements que lors de son audition du 30 mai 2005, alors qu'elle avait été officiellement entendue à plusieurs reprises auparavant.
Ce faisant, le recourant n'établit pas en quoi l'appréciation des preuves à l'issue de laquelle la cour cantonale a tenu les déclarations de Y._ pour crédibles, serait insoutenable. Pour l'essentiel, le caractère répétitif des propos de Y._ se rapporte au contenu de ceux-ci, demeurés inchangés depuis le dévoilement du 30 mai 2005. Il ne s'étend pas à ses déclarations précédentes, cela d'autant moins que Y._ n'avait pas l'habitude de se confier avant le dévoilement du 30 mai 2005 (arrêt attaqué p. 21 § 2, p. 55 § 2 et p. 58-59 n. 8.3). En outre, ne saisissant pas, en mars 2002, toute la portée des actes - en particulier des attouchements - dont elle était victime, elle n'a alors pas été apte à en parler (arrêt attaqué p. 24 n. H.1.1. § 2 et p. 36 § 2). De même, le recourant ne saurait se prévaloir du fait que Y._ n'a pas su décrire dans le détail les agissements dénoncés. Il s'agit de détails qui n'ont exercé aucune interaction sur le cours des événements, de sorte qu'ils ne justifiaient pas que Y._ s'en souvienne. Le recourant ne saurait pas non plus tirer argument de la communication de la police du 21 mars 2002 et de l'ordonnance de classement de la plainte du 18 mars 2002. Ces pièces reproduisent l'état de la procédure au moment où Y._ s'est rétractée. Aucune mesure d'instruction n'ayant été menée à terme à ce stade, elles ne permettent aucunement de mettre en cause la crédibilité de Y._. Aucun des éléments plaidés n'ébranle la crédibilité retenue par les juges cantonaux sur la base des conclusions concordantes de deux rapports d'expertise, de la cohérence et de la constance du récit de Y._ depuis le dévoilement du 30 mai 2005, de sa réputation, d'un rapport médical et de divers témoignages. Les critiques du recourant se bornent à exposer sa propre conception du litige aux termes d'une démarche appellatoire qui ne remplit pas les exigences de motivation requises et qui se révèle irrecevable (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 6 p. 397).
2.4 Le recourant considère que les actes de viol et de sodomie ne sont pas établis compte tenu des déclarations contradictoires, incohérentes et lacunaires de Y._.
Il invoque notamment le fait qu'après avoir porté plainte le 18 mars 2002, Y._ s'est rétractée, déclarant avoir tout inventé. Selon l'expert E._, la révélation d'abus suivie d'une rétractation conditionnée par loyauté à l'environnement familial est un classique de l'enfant abusé (arrêt attaqué p. 33 § 1). La rétractation n'est donc pas de nature à faire apparaître l'appréciation des preuves pour insoutenable.
Le recourant souligne le caractère labile des déclarations de Y._ qui, à propos des événements du 13 mars 2002, a évoqué un acte de sodomie et n'a parlé que plus tard d'un viol également. L'experte D._ n'y a pas vu d'inconstance. Elle a justifié cette attitude par la gêne que Y._, âgée de onze ans en mars 2002, avait ressentie à l'idée d'avoir subi une pénétration vaginale, acte qu'elle percevait alors comme étant plus grave qu'un rapport annal. L'experte a précisé que Y._ avait probablement été en mesure de verbaliser ultérieurement le fait d'avoir été déflorée par son père (arrêt attaqué p. 27 § 6). La critique est inapte à établir un quelconque arbitraire.
Le recourant ne saurait davantage établir l'arbitraire sur la base du rapport de la doctoresse N._ pour le motif qu'elle n'affirme pas formellement que Y._ ait été victime de viol le 13 mars 2002. Rien dans les critiques formées par le recourant ne fait apparaître l'appréciation des preuves à propos des actes de viol et de sodomie comme manifestement insoutenable. Les critiques sont globalement appellatoires et partant irrecevables.
2.5 Le recourant considère également que le dossier ne contient aucun élément de preuves lui imputant la commission d'attouchements au préjudice de sa fille.
2.5.1 Il fait valoir que le rapport de la doctoresse N._ (consultante en gynécologie pédiatrique et sénologie) atteste d'actes avec pénétration et non pas d'attouchements. Pour imputer au recourant la commission d'attouchements, les juges cantonaux se sont fondés sur les déclarations de Y._ qu'ils ont considérées comme crédibles, sur les conclusions corrélatives de deux rapports d'expertise de crédibilité et sur divers témoignages indirects. Leur conviction reposant sur d'autres moyens de preuves que le seul rapport médical précité, la critique du recourant est inapte à établir un quelconque arbitraire.
2.5.2 Le recourant ne saurait davantage tirer argument en sa faveur du rapport établi par la doctoresse P._ dont il ressortirait que Y._ n'aurait plus été victime d'attouchements après le 13 mars 2002. Spécialiste en gynécologie et obstétrique, ce médecin a été invitée à attester, en tant que telle, du status gynécologique de Y._, en particulier de la perte éventuelle de sa virginité, non pas à livrer une appréciation sur le bien-fondé des faits dénoncés.
2.5.3 Le recourant se prévaut également du témoignage du docteur Q._ (médecin traitant de la famille X._) auquel Y._ avait déclaré n'avoir plus rencontré de problèmes avec son père après les vacances en Espagne, car elle pouvait s'enfermer dans sa chambre. Le fait de pouvoir s'isoler dans sa chambre en fermant la porte à clef ne préservait pas Y._ d'attouchements furtifs pratiqués au gré d'allées et venues. Cette critique ne remet aucunement en cause les constatations cantonales.
2.5.4 Le recourant ajoute que Y._ n'a confié à aucun des témoins indirects auditionnés, le fait d'avoir été victime d'attouchements. Pour imputer ces agissements au recourant, les magistrats se sont fondés sur un faisceau d'indices probants propre à faire apparaître les déclarations de Y._ comme crédibles et à emporter leur conviction (arrêt attaqué n. 10 p. 63). En particulier, ils se sont fondés sur deux rapports d'expertise ayant conclu à la crédibilité des déclarations de Y._ compte tenu de leur cohérence, de leur caractère répétitif, de la congruence et de la concordance idéo-affective du discours. Plusieurs témoignages ont confirmé que Y._ avait la réputation de ne pas mentir. Le seul fait de n'avoir pas mentionné la commission d'attouchements à ses confidents n'est pas de nature à mettre en cause l'appréciation des juges cantonaux, cela d'autant moins que Y._ n'avait pas pour habitude de s'épancher (jugement attaqué p. 21 § 2, p. 55 § 2 et p. 58-59 n. 8.3). Ses révélations d'alors se sont en outre légitimement focalisées sur les actes de viol et sodomie, compte tenu de leur gravité. Au reste, on ne saurait attendre d'une victime qu'elle dresse à n'importe quel interlocuteur un tableau exhaustif des agressions subies, à l'instar de celui qu'elle est appelée à rapporter à un magistrat d'instruction.
2.6 Il résulte de ce qui précède que le grief d'appréciation arbitraire des preuves se révèle mal fondé, dans la mesure où il est recevable.
3. II faut ainsi tenir pour établi que le recourant a procédé à des attouchements réitérés sur sa fille au-dessus et au-dessous de ses vêtements, notamment sur la poitrine, le sexe et les fesses dès les années 1997-1998 jusqu'au 29 mai 2005. A une reprise, il a saisi sa main et l'a forcée à lui prodiguer des caresses sur le sexe. Il l'a également contrainte à subir un acte de sodomie ainsi que, par trois fois, des rapports sexuels complets. A raison de ces faits, il a été reconnu coupable de viol (<ref-law>), contrainte sexuelle (<ref-law>) et actes d'ordre sexuel avec des enfants (<ref-law>). La juridiction cantonale ayant procédé à un large exposé de la jurisprudence y relative (cf. arrêt attaqué ch. 11 à 12.6), la cour de céans y renvoie intégralement (<ref-law>), se bornant à le compléter ci-après en tant que de besoin.
4. Le recourant se prévaut d'une violation du principe ne bis in idem. En reprenant, le 30 mai 2005, l'instruction des faits dénoncés le 18 mars 2002 malgré le classement sans suite de la plainte y relative, le procureur général jurassien l'aurait poursuivi à deux reprises en raison des mêmes faits au mépris de l'adage précité.
Le principe ne bis in idem est un corollaire de l'autorité de chose jugée. Il est ancré aux art. 8 Cst. et 4 al. 1 du Protocole n° 7 du 22 novembre 1984 à la Convention de sauvegarde des droits de l'homme et des libertés fondamentales (RS 0.101.07). Aux termes de cette dernière disposition, nul ne peut être poursuivi ou puni pénalement par les juridictions du même État en raison d'une infraction pour laquelle il a déjà été acquitté ou condamné par un jugement définitif conformément à la loi et à la procédure pénale de cet État.
Par ordonnance du 28 mars 2002, confirmée le 21 mai 2002 par la Chambre d'accusation, le procureur général jurassien a classé sans suite la plainte déposée par Y._ le 18 mars 2002, pour le motif que celle-ci avait, le jour même, déclaré avoir inventé les faits. La rétractation a été communiquée au magistrat instructeur au cours de l'audition de X._ qui a été interrompue. Fondée sur les seules rétractations de la fillette et sans qu'aucun acte de procédure ne soit achevé, l'ordonnance de classement ne ressortit pas d'une appréciation de preuves recueillies à l'issue d'une procédure d'instruction menée à terme. Faute ainsi d'être motivée en droit, elle ne constitue pas un non-lieu entraînant l'impossibilité d'exercer de nouvelles poursuites (PIQUEREZ, Traité de procédure pénale suisse, 2e éd. 2006, n. 1537, p. 910).
5. Le recourant demande à être libéré de la prévention de viol s'agissant des faits survenus le 13 mars 2002 pour le motif qu'il n'y aurait pas eu pénétration vaginale. Sous couvert de violation de l'<ref-law> (p. 39-40 du recours), il soulève en réalité les griefs d'établissement inexact des faits et d'appréciation arbitraire des preuves qui ont été examinés précédemment (consid. 2 supra). Il n'y a donc pas lieu d'entrer en matière sur ce grief faussement énoncé. Au demeurant, sa condamnation pour viol n'est pas critiquable à l'aune des rapports sexuels complets auxquels il a contraint sa fille en mars 2002 et durant l'été 2003, tels que retenus par la juridiction cantonale à l'issue d'une appréciation non arbitraire des preuves.
6. Le recourant conteste que les attouchements retenus soient constitutifs d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, le seul fait de passer furtivement sa main sur les fesses ou la poitrine de sa fille ne lui prodiguant aucune satisfaction sexuelle. Selon la jurisprudence, une caresse insistante sur le sexe, les fesses ou les seins, même par-dessus les habits, revêt indiscutablement un caractère sexuel (arrêt 6B_820/2007 du 14 mars 2008 consid. 3.1; voir également CORBOZ, Les infractions en droit suisse, vol. I, Berne 2010, n. 11 ad <ref-law> et les références citées). Lorsque la victime est un enfant, la pratique tend à admettre l'existence d'un acte d'ordre sexuel, même pour des attouchements furtifs par-dessus les habits (CORBOZ, op. cit., n. 7 ad art. 187). Compte tenu de l'âge de Y._ au moment des faits, de la durée et de la répétition des agissements qui ont perduré durant plusieurs années, les attouchements réitérés sur la poitrine, le sexe et les fesses, au-dessus aussi bien qu'au-dessous des vêtements, constituent des actes d'ordre sexuel avec un enfant au sens des <ref-law>. Il n'est pas décisif que, comme prétendu par le recourant, les attouchements ne lui aient apporté aucune satisfaction sexuelle, l'acte incriminé devant être objectivement d'ordre sexuel, quelle que soit la motivation de l'auteur (<ref-ruling> consid. 3b p. 62; voir également CORBOZ, op. cit., n. 8 ad <ref-law>). Le grief est mal fondé.
7. Enfin, le recourant invoque une violation de l'<ref-law>, contestant avoir usé d'un quelconque moyen de pression, en particulier psychique, sur sa fille.
7.1 La contrainte sexuelle et le viol sont des délits de violence, qui supposent en règle générale une agression physique. En introduisant la notion de "pressions psychiques", le législateur a cependant aussi voulu viser les cas où la victime se trouve dans une situation sans espoir, sans pour autant que l'auteur ait recouru à la force physique ou à la violence. Ainsi, l'infériorité cognitive et la dépendance émotionnelle et sociale peuvent - en particulier chez les enfants et les adolescents - induire une pression psychique extraordinaire et, partant, une soumission comparable à la contrainte physique, les rendant incapables de s'opposer à des atteintes sexuelles. La jurisprudence parle de "violence structurelle", pour désigner cette forme de contrainte d'ordre psychique commise par l'instrumentalisation de liens sociaux. Pour que l'infraction soit réalisée, il faut cependant que la situation soit telle qu'on ne saurait attendre de l'enfant victime qu'il oppose une résistance; sa soumission doit, en d'autres termes, être compréhensible. L'exploitation de rapports généraux de dépendance ou d'amitié ou même la subordination comme telle de l'enfant à l'adulte ne suffisent en règle générale pas pour admettre une pression psychologique au sens des art. 189 al. 1 ou 190 al. 1 CP (<ref-ruling> consid. 2.2 p. 109).
7.2 Il ressort des constatations cantonales que Y._ a subi des actes d'ordre sexuel depuis ses 6-7 ans jusqu'à ses 14 ans. Lorsqu'elle était petite, le recourant a profité des absences de son épouse pour demander à sa fille de le rejoindre dans son lit. A cet âge, elle ne comprenait pas ce qui lui arrivait. Elle ignorait ce qu'était un pénis et se demandait si les autres fillettes entretenaient le même genre de relation avec leur père. Lors des événements du 13 mars 2002, il l'a notamment retenue par le bras lorsqu'elle a voulu partir. Il lui a dit que ce n'était qu'un jeu. Les attouchements ayant repris après le retrait de la plainte déposée le 18 mars 2002, il lui avait alors demandé si cela lui plaisait. Elle avait répondu que non et lui avait demandé de cesser, ce qu'il n'avait pas fait. Concernant cette période, Y._ avait précisé que son père était alors beaucoup plus costaud qu'elle et qu'elle était impuissante. A une reprise, il avait saisi la main de sa fille et l'avait glissée sous son slip, la contraignant à lui caresser ainsi le sexe. Y._ avait vainement tenté de retirer sa main. En Espagne, les attouchements étaient plus faciles, étant donné que le recourant et sa fille portaient des maillots de bain. Elle avait tenté de le repousser, sans succès (arrêt attaqué p. 71-72).
Dès l'âge de 6-7 ans, Y._ a ainsi enduré, durant les absences de sa mère, des actes d'ordre sexuel de la part de son père auxquels elle n'a pas pu s'opposer faute d'en saisir toute la portée. Le recourant a profité de l'isolement de sa fille et de son infériorité cognitive, lui laissant croire à la normalité des agissements subis et en lui intimant de garder le silence. Lorsqu'elle a été en mesure de comprendre, elle lui a demandé de cesser ses agissements, ce dont il a fait fi. Il a alors exploité la dépendance émotionnelle de sa fille qui craignait de faire du tort à sa mère et à ses frères et d'être rejetée en dénonçant son père, sa mère ayant du reste fait pression sur sa fille afin qu'elle retire sa plainte du 18 mars 2002. La violence structurelle dont il a ainsi abusé était d'autant plus forte qu'il jouissait d'une autorité incontestée sur tous les membres de sa famille. Selon les constatations cantonales qui lient le Tribunal fédéral (<ref-law>), il a également exercé une forme de chantage émotionnel et de pression psychologique tendant à culpabiliser l'enfant en la mettant en garde contre le fait que son futur époux prendrait peur lorsqu'il apprendrait ce qu'elle avait fait à son père (arrêt attaqué p. 72-73 n. 13.2.3). Enfin, il a au besoin recouru à la force physique, retenant Y._ par les bras. Aux dires de Y._, il était inutile de réagir. Elle avait beau dire non, il n'en tenait pas compte. Il ne servait à rien de s'opposer à lui car il était beaucoup plus costaud et qu'elle était impuissante. Elle était résignée et s'était habituée (arrêt attaqué p. 72 § 2). Les actes de contrainte physique associés à la position privilégiée du recourant et au jeune âge de la victime ont ainsi rendu celle-ci incapable de toute résistance.
Au regard du déroulement des abus commis tel qu'exposé ci-dessus, des injonctions et déclarations du recourant, de l'âge de la fillette au moment des faits et enfin du conflit de loyauté dans lequel elle s'est trouvée, la juridiction précédente n'a pas violé le droit fédéral en retenant que le recourant avait usé de contrainte. Le grief de violation de l'<ref-law> est ainsi mal fondé.
8. Comme ses conclusions étaient dénuées de chance de succès, le recourant doit être débouté de sa demande d'assistance judiciaire (<ref-law> a contrario) et supporter les frais de justice, qui sont toutefois fixés en tenant compte de sa situation financière (art. 65 al. 2 et 66 al. 1 LTF). Il n'a pas droit à des dépens.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. .
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 1600 francs, sont mis à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour pénale du Tribunal cantonal du canton du Jura.
Lausanne, le 5 octobre 2011
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Juge présidant: Schneider
La Greffière: Gehring