Sachverhalt:
A. Das Bezirksgericht Zofingen sprach X._ am 11. Januar 2010 der groben Verkehrsregelverletzung durch Rechtsüberholen auf der Autobahn schuldig. Es verurteilte ihn zu einer bedingten Geldstrafe von 20 Tagessätzen zu Fr. 250.-- bei einer Probezeit von 2 Jahren und zu einer Busse von Fr. 5'000.--. Die von X._ erhobene Berufung wies das Obergericht des Kantons Aargau mit Urteil vom 21. Oktober 2010 ab.
B. X._ erhebt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, er sei von Schuld und Strafe freizusprechen. Eventuell sei er gestützt auf <ref-law> (einfache Verkehrsverletzung) schuldig zu sprechen. Subeventuell sei das Verfahren an die Vorinstanz zurückzuweisen. A._, Polizistin, Mobile Einsatzpolizei, sei als Zeugin durch das Bundesgericht einzuvernehmen.
C. Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.

Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer wehrt sich gegen den Schuldspruch gemäss <ref-law>. Er rügt, die Vorinstanz habe den Sachverhalt unter Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo" und des Anspruchs auf rechtliches Gehör offensichtlich unrichtig festgestellt.
1.1 Die Vorinstanz hält für erwiesen, dass der Beschwerdeführer am 10. November 2008 um 14.05 Uhr auf der Autobahn A2 in Richtung Luzern bei einer Geschwindigkeit von 135 km/h den Personenwagen YZ xxx'xxx rechts überholte. Er habe bei km 51.500 vom Überholstreifen auf die Normalspur gewechselt, sei rechts an besagtem Personenwagen vorbeigefahren, um nach dem Überholmanöver bei km 52.700 wieder auf die Überholspur einzuschwenken. Es habe bei mittlerem Verkehrsaufkommen entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers kein (paralleler) Kolonnenverkehr geherrscht. Die Signalisation der Verminderung der Fahrstreifen sei gemäss Fotodokumentation erst bei km 55.400 erfolgt. Der Grund für den Wechsel des Beschwerdeführers auf die Überholspur bei km 52.700 könne folglich nicht wie behauptet auf die Baustellensignalisation zurückgeführt werden, da der Spurabbau zur Zeit des Überholmanövers noch gar nicht sichtbar gewesen sei. Es sei insoweit erstellt, dass der Beschwerdeführer von der Überholspur auf die Normalspur wechselte, rechts an einem Personenwagen vorbeifuhr und anschliessend wieder auf die Überholspur wechselte. Dass der Überholvorgang über eine Strecke von 1,2 Kilometern erfolgte, vermöge den Beschwerdeführer nicht zu entlasten. Die Vorinstanz stützt sich hierfür auf das polizeiliche Einvernahmeprotokoll, den Polizeirapport und die Aussagen der Polizeibeamtin A._, welche sie als glaubhaft und überzeugend beurteilt. Die Aussagen des Zeugen B._, welcher beim Beschwerdeführer mitfuhr, bringen ihrer Ansicht nach in Bezug auf das Letzterem zur Last gelegte Überholmanöver keine Klärung bzw. bestätigten den Sachverhalt (zumindest betreffend Spurverengung i.V.m. Baustellensignalisation und Verkehrsaufkommen), wie er sich aus der Fotodokumentation und/oder den Schilderungen der Polizeibeamtin ergebe (angefochtener Entscheid, S. 5f. und 7f.).
1.2 Der Beschwerdeführer wendet ein, die Verurteilung stütze sich beweisrechtlich nur auf die polizeiliche Einvernahme vom 10. November 2008 und den Polizeirapport vom 11. Dezember 2008. Bei den Aussagen der vor erster Instanz befragten Polizistin A._ handle es sich nicht um verwertbare direkte Zeugenaussagen. Diese habe anlässlich ihrer Befragung angegeben, sich nicht mehr an das Überholmanöver zu erinnern. Ihr Wissen ergebe sich folglich nur aus dem Polizeirapport. Auf der andern Seite gäbe es die Zeugenaussagen von B._. Dieser habe anlässlich seiner Befragung vor erster Instanz festgehalten, es wäre ihm aufgefallen, wenn der Beschwerdeführer überholt hätte. Für den Spurwechsel von der Überhol- auf die Normalspur bei km 51.500 gäbe es folglich keinen Beweis. Die vorinstanzliche Beweiswürdigung sei damit offensichtlich falsch. Das gelte auch für das von der Vorinstanz angenommene, angebliche Wiedereinbiegen auf die Überholspur bei km 52.700. Zwar habe er auf die Überholspur gewechselt, aber erst bei km 55.400, nachdem eine Spurverengung infolge Baustelle angezeigt worden sei. Dies ergebe sich auch aus den Zeugenaussagen B._. Abgesehen davon habe ihn das Polizeifahrzeug bei der Ausfahrt "Reiden" aus der Autobahn gewiesen. Dazu habe es ihn vor km 55.400 überholen müssen, was nur möglich sei, wenn er - der Beschwerdeführer - bei km 52.700 auf der Normalspur zirkuliert habe. Da Kolonnenverkehr geherrscht habe, könne - auch wenn er allenfalls am fraglichen Personenwagen auf der Normalspur rechts vorbeigefahren sei - von einem unerlaubten Rechtsüberholen nicht gesprochen werden.
1.3 Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung bzw. Beweiswürdigung kann nur gerügt werden, wenn sie willkürlich im Sinne von <ref-law> ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.4.1). Willkür liegt vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht. Die Rüge der Willkür muss in der Beschwerdeschrift anhand des angefochtenen Entscheids präzise vorgebracht und begründet werden, ansonsten darauf nicht eingetreten wird (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.4.1; <ref-ruling> E. 2.2).
Ebenfalls nur unter dem Gesichtspunkt der Willkür prüft das Bundesgericht, inwiefern das Sachgericht den Grundsatz "in dubio pro reo" als Beweiswürdigungsregel verletzt hat. Diese aus der Unschuldsvermutung (<ref-law> und Art. 6 Ziff. 2 EMRK) abgeleitete Maxime wurde in der Rechtsprechung wiederholt dargelegt, worauf zu verweisen ist (<ref-ruling> E. 2a S. 40 f. mit Hinweisen).
Zum Anspruch auf rechtliches Gehör zählt als wesentlicher Bestandteil die Begründungspflicht. Die Begründung muss so abgefasst sein, dass der Betroffene den Entscheid gegebenenfalls sachgerecht anfechten kann. Sie muss kurz die wesentlichen Überlegungen nennen, von denen sich das Gericht hat leiten lassen und auf die sich sein Entscheid stützt. Nicht erforderlich ist hingegen, dass sich der Entscheid mit allen Parteistandpunkten einlässlich auseinandersetzt und jedes einzelne Vorbringen ausdrücklich widerlegt. Vielmehr kann sie sich auf die für den Entscheid wesentlichen Gesichtspunkte beschränken (<ref-ruling> E. 5.2. mit Hinweisen, 134 I 83 E. 4.1; <ref-ruling> E. 3.3; <ref-ruling> E. 2b mit Hinweisen).
1.4 Die Vorinstanz zieht in ihre Würdigung alle massgeblichen Beweismittel ein. Davon, dass sie zu Ungunsten des Beschwerdeführers unreflektiert von der Richtigkeit des Polizeirapports ausgeht bzw. entlastende Fakten nicht würdigt, kann keine Rede sein. Die Beweiswürdigung der Vorinstanz erweist sich vielmehr als ausgewogen und vertretbar. Aus dem polizeilichen Einvernahmeprotokoll und dem Polizeirapport ergibt sich das Kerngeschehen, der Vorgang des Rechtsüberholens auf der Autobahn bei km 51.500 (Ausschwenken auf die Normalspur) und km 52.700 (Wiedereinschwenken auf die Überholspur), widerspruchsfrei und stimmig. Anlässlich ihrer Einvernahme vor erster Instanz räumte die als Zeugin befragte Polizistin zwar Erinnerungslücken ein. Sie bestätigte aber die Korrektheit des von ihr verfassten polizeilichen Rapports und nahm in der Folge auf Frage hin differenziert zu tatsächlichen Gegebenheiten des Überholmanövers Stellung (beispielsweise zum Standort des Polizeifahrzeugs beim angeblichen Wechsel des Beschwerdeführers auf die rechte Fahrbahn; vgl. kantonale Akten, act. 80, Gerichtsprotokoll vom 11. Januar 2010, S. 3). Dass sich ihr Wissen alleine aus dem Polizeirapport ergibt, trifft insoweit entgegen der Kritik des Beschwerdeführers nicht zu. Überdies bestehen keine Anhaltspunkte, dass die Polizeibeamtin den Beschwerdeführer zu Unrecht belasten wollte oder einem Irrtum unterlag. Ihre Darstellung ist insgesamt klar und stimmig. Sie wirkt auch deshalb glaubhaft, weil sie ausdrücklich festhält, der Beschwerdeführer habe bei seinem Überholmanöver niemanden gefährdet.
Die Zeugenaussagen B._ vermögen die konstanten Schilderungen der Polizistin betreffend das abgeschlossene Überholmanöver mit Aus- und Wiedereinschwenken nach der willkürfreien Auffassung der Vorinstanz nicht in Frage zu stellen. Im Wesentlichen ergibt sich daraus nur, dass der Zeuge mit dem Beschwerdeführer der Ansicht ist, nicht rechtsüberholt zu haben. Sie seien auf der Normalspur an einem sich auf der Überholspur befindlichen Fahrzeug rechts vorgefahren. Er habe im Auto - wie gewöhnlich - gearbeitet bzw. sei das "Angebot" nochmals durchgegangen (vgl. kantonale Akten, act. 80, Gerichtsprotokoll vom 11. Januar 2010, S. 6f.). Seine Aufmerksamkeit war folglich in erster Linie nicht auf das Verkehrsgeschehen gerichtet. Bei ihrer Gesamtwürdigung durfte die Vorinstanz daher ohne Verfassungsverletzung, d.h. ohne Willkür und ohne Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo", auf die konzisen Schilderungen der Polizeibeamtin betreffend das abgeschlossene Überholmanöver abstellen, wie sie sich insgesamt aus dem Einvernahmeprotokoll, dem polizeilichen Rapport und ihrer Befragung ergeben. Dasselbe gilt für die Ausführungen zum Verkehrsaufkommen. Die Polizeibeamtin sprach im Einvernahmeprotokoll von einer mittleren Verkehrsdichte. Anlässlich ihrer Befragung vor erster Instanz führte sie aus, es habe kein Kolonnenverkehr geherrscht bzw. mittlere Verkehrsdichte bedeute kein Kolonnenverkehr, ansonsten sie solches geschrieben hätte. Auch gestützt auf die Ausführungen des Zeugen B._, welcher von "mittelprächtigem Verkehr" sprach, konnte die Vorinstanz ohne Willkür darauf schliessen, dass kein Kolonnenverkehr geherrscht hatte. Damit durfte sie davon ausgehen, dass sich der Sachverhalt in der festgestellten Weise zugetragen hatte. Von einer erneuten Einvernahme der Polizistin konnte die Vorinstanz absehen. Wie sie willkürfrei darlegt, wären davon keine neuen Erkenntnisse zu erwarten gewesen.
Was der Beschwerdeführer gegen die vorinstanzliche Beweiswürdigung vorbringt, geht entweder an der Sache vorbei oder nicht über die Darlegung seiner eigenen - abweichenden - Sicht hinaus. Er zeigt im Wesentlichen lediglich auf, wie die Beweismittel, insbesondere die Zeugenaussagen B._ betreffend das Fahrmanöver und das Verkehrsaufkommen, seiner Ansicht nach richtigerweise zu würdigen gewesen wären. Soweit er ausführt, die ihm vorgehaltene Geschwindigkeit von 135 km/h sei nicht bewiesen bzw. es gebe hierfür keine konkrete und korrekte Messung, übersieht er, dass daraus nichts zu seinem Nachteil abgeleitet wird. Seine Ausführungen erschöpfen sich insgesamt in appellatorischer Kritik am angefochtenen Urteil. Das gilt namentlich auch, soweit er geltend macht, das Polizeifahrzeug habe ihn vor km 55.400 überholen müssen, um ihn bei der Ausfahrt "Reiden" von der Autobahn zu nehmen, was nur möglich sei, wenn er - der Beschwerdeführer - bei km 52.700 auf dem Normalstreifen zirkuliert bzw. nicht überholt habe. Er verkennt, dass dieser Rückschluss nicht zwingend ist. Die Vorinstanz musste sich zu diesem Argument im angefochtenen Entscheid daher auch nicht ausdrücklich äussern und durfte diesbezüglich ohne Willkür auf eine erneute Zeugenbefragung der Polizistin A._ verzichten. Im Übrigen setzt sich die Vorinstanz mit den massgeblichen, sachrelevanten Vorbringen des Beschwerdeführers hinlänglich auseinander und legt dar, warum sie der Einschätzung des Beschwerdeführers nicht folgt. Der Beschwerdeführer war sich über die Tragweite der Beurteilung im Klaren und ohne weiteres in der Lage, das bemängelte Urteil beim Bundesgericht sachgerecht anzufechten, was sich bereits aus der Beschwerdeschrift ergibt. Die Gehörsverweigerungsrüge ist mithin ebenfalls unbegründet.
1.5 Soweit der Beschwerdeführer dem Bundesgericht beantragt, die Polizeibeamtin A._ als Zeugin vorzuladen und (erneut) zu befragen, verkennt er, dass das Bundesgericht nicht selbst Beweise abnimmt, um einen - was hier ohnehin nicht der Fall ist - allfällig lückenhaften Sachverhalt festzustellen oder zu ergänzen (vgl. <ref-ruling> E. 3.4.2). <ref-law> kommt vielmehr grundsätzlich nicht oder höchstens im Rahmen zulässiger neuer Tatsachen bzw. Beweismittel zur Anwendung. Darum geht es hier aber nicht. Der Antrag in der Beschwerde geht damit an der Sache vorbei bzw. ist offensichtlich unzulässig (vgl. Urteile 5A.797/2009 vom 15. Januar 2010 E. 1.4 und 5A.399/2009 vom 29. September 2009 E. 2.4).
1.6 Ebenso wenig ist der Beschwerde Erfolg beschieden, soweit der Beschwerdeführer den subjektiven Tatbestand in Frage stellt, begründet er sein Vorbringen doch mit einem andern, als dem von der Vorinstanz willkürfrei festgestellten Sachverhalt. So führt er aus, sein Motiv für den Fahrspurwechsel liesse sich auf die bei km 55.400 angezeigte Fahrspurverengung zurückführen. Er habe bei km 51.500 die Spurverengung bei km 55.400 nicht voraussehen und überdies auch nicht wissen können, dass er bei km 55.400 durch äussere Umstände zum Fahrspurwechsel gezwungen werde. Er sei deshalb von Schuld und Strafe freizusprechen bzw. allenfalls wegen "unerlaubten Spurwechsels nach Vorbeifahren im Kolonnenverkehr" gemäss <ref-law> zu bestrafen. Mit den nachvollziehbaren Ausführungen der Vorinstanz zum subjektiven Tatbestand setzt sich der Beschwerdeführer nicht auseinander. Auf die Vorbringen in der Beschwerde ist deshalb nicht einzutreten. Im Übrigen ist weder ersichtlich noch dargelegt, dass die Vorinstanz den Begriff der "groben Fahrlässigkeit" im Sinne von <ref-law> unrichtig verstanden und angewendet haben könnte.
2. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Aargau, Strafgericht, 3. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 31. Januar 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Die Gerichtsschreiberin:
Schneider Arquint Hill