Sachverhalt:
A. Die Staatsanwaltschaft wirft X._ mit Anklageschrift vom 20. März 2009 vor, er habe seine Patientin Y._ während einer osteopathischen Behandlung unsittlich berührt. Er habe ihr zweimal ohne Vorwarnung den Slip heruntergezogen und die Gesässbacken gestreichelt. Weiter habe er ihr zwecks eines Therapiegriffs von hinten an den Magen gefasst, wobei sie seine Erektion am Rücken habe spüren können. Als sie auf dem Bauch gelegen sei, habe er ihr die Unterschenkel in Richtung des Gesässes gedehnt. Derweil habe er ihre Schamlippen berührt und mit den Fingern gespreizt. X._ bestreitet einen sexuellen Missbrauch.
B. Das Kantonsgericht Basel-Land verurteilte X._ 14. Februar 2011 im Appellationsverfahren wegen Schändung zu einer bedingten Geldstrafe von 100 Tagessätzen zu Fr. 210.--. Dem Verfahren betreffend sexuelle Belästigung gab es wegen Verjährung keine weitere Folge.
C. Gegen dieses Urteil wendet sich X._ mit Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt einen vollumfänglichen Freispruch. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen, und der Verteidigung sei Gelegenheit zu geben, Y._ zu befragen. Es sei ihm eine Parteientschädigung zulasten der Vorinstanz zuzusprechen, unter Kosten- und Entschädigungsfolgen.
D. Das Kantonsgericht Basel-Landschaft beantragt die Abweisung der Beschwerde unter Verweis auf das angefochtene Urteil. Y._ stellt den Antrag, die Beschwerde sei vollumfänglich abzuweisen, unter Kostenfolge zulasten des Beschwerdeführers. Es sei ihr eine Parteientschädigung zuzusprechen. Die Staatsanwaltschaft Basel-Landschaft verzichtete auf eine Stellungnahme. X._ nahm am 30. September 2011 zu den bisherigen Eingaben Stellung.

Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze seinen Anspruch auf rechtliches Gehör und seine Verteidigungsrechte (Art. 29 Abs. 2 und <ref-law>). Er sei nie direkt oder indirekt mit Y._ (Beschwerdegegnerin 2) konfrontiert worden, obwohl deren Angaben zum Kerngeschehen widersprüchlich seien. Er wolle sich ein eigenes Bild über die Schilderung der Hauptbelastungszeugin machen. Denn darauf stütze sich der Schuldspruch. Es genüge nicht, dass sein Verteidiger den Einvernahmen habe beiwohnen und ihn orientieren können. Die Vorinstanz habe seinen Antrag auf eine erneute Einvernahme der Beschwerdegegnerin 2 zu Unrecht abgelehnt. Im angefochtenen Entscheid fehle eine Begründung, weshalb ihm eine indirekte Konfrontation via akustischer und/oder optischer Übertragung verwehrt worden sei.
1.2 Nach den Verfahrensgarantien von <ref-law>, <ref-law> und Art. 6 Ziff. 1 i.V.m. Art. 6 Ziff. 3 lit. d EMRK hat der Beschuldigte ein Recht darauf, den Belastungszeugen zu befragen. Eine belastende Zeugenaussage ist grundsätzlich nur verwertbar, wenn der Beschuldigte den Belastungszeugen wenigstens einmal während des Verfahrens in direkter Konfrontation befragen konnte. Um sein Fragerecht wirksam ausüben zu können, muss der Beschuldigte in die Lage versetzt werden, die persönliche Glaubwürdigkeit des Zeugen zu prüfen und den Beweiswert seiner Aussagen zu hinterfragen (<ref-ruling> E. 3.1 S. 41 mit Hinweisen). Im Regelfall ist das Fragerecht dem Beschuldigten und seinem Verteidiger gemeinsam einzuräumen. Die Mitwirkung des Beschuldigten kann für die Beurteilung der Glaubhaftigkeit der Aussagen des Zeugen entscheidend sein, insbesondere wenn dieser über Vorgänge berichtet, an welchen beide beteiligt waren (Urteil 6B_45/2008 vom 2. Juni 2008 E. 2.4).
Das Konfrontationsrecht des Beschuldigten wird in gewissen Konstellationen durch die Opferrechte eingeschränkt. Das Opfer von Straftaten gegen die sexuelle Integrität kann verlangen, dass eine Gegenüberstellung gegen seinen Willen nur angeordnet wird, wenn der Anspruch der beschuldigten Person auf rechtliches Gehör nicht auf andere Weise gewährleistet werden kann (aArt. 35 lit. d OHG i.V.m. Art. 453 Abs. 1 StPO; vgl. auch zum neuen Recht Art. 153 Abs. 2 StPO). Von einer direkten Konfrontation kann ausnahmsweise abgesehen werden, sofern der Schutz des Opfers dies erfordert (Urteil 6B_45/2008 vom 2. Juni 2008 E. 2.4, vgl. zum Schutz Minderjähriger <ref-ruling> E. 3.2 S. 155 mit Hinweisen). Dabei sind die Interessen der Verteidigung und diejenigen des Opfers gegeneinander abzuwägen (<ref-law>; <ref-ruling> E. 3.2 S. 155 mit Hinweis auf die Rechtsprechung des EGMR).
1.3 Die Aussage der Beschwerdegegnerin 2 bildet nach den vorinstanzlichen Erwägungen das einzige ausschlaggebende Beweismittel (vgl. angefochtenes Urteil S. 10 bis S. 17). Der Beschwerdeführer erhielt während des gesamten Verfahrens nie Gelegenheit, den Einvernahmen wenigstens einmal direkt oder indirekt zu folgen. Dadurch konnte er weder den präzisen Wortlaut, die Reaktion, den Gesichtsausdruck noch die Körpersprache der Beschwerdegegnerin 2 wahrnehmen. Er durfte auch keine unmittelbaren Fragen an sie richten. Das sind Einschränkungen von grossem Gewicht (vgl. <ref-ruling> E. 8d S. 149 f. mit Hinweisen).
Die Beschwerdegegnerin 2 hat im kantonalen Verfahren ein Arztzeugnis eingereicht, wonach ein Zusammentreffen mit dem Beschwerdeführer eine grosse psychische Belastung darstelle. Dennoch sind keine Gründe ersichtlich, die zumindest einer indirekten Konfrontation entgegenstehen. Den Opferrechten der Beschwerdegegnerin 2 kann z.B. mittels Videoübertragung in einen anderen Raum hinreichend Rechnung getragen werden. Jedenfalls macht sie nicht geltend, dass ihr die Präsenz des Beschwerdeführers in einem anderen Raum desselben Gebäudes Angst einflössen würde. Auch wenn jeder sexuelle Missbrauch gravierend ist, stehen vorliegend im vergleichsweise grossen Spektrum möglicher Sexualstraftaten nicht die schwersten Vorwürfe, sondern Berührungen am Po und an den Schamlippen anlässlich einer einmaligen Therapiesitzung zur Diskussion. Kein Grund für die unterbliebene indirekte Konfrontation bildet die mangelnde technische Infrastruktur. Fehlt die notwendige Installation im Gerichtsgebäude, muss die Einvernahme in geeignete Räumlichkeiten verlegt werden (vgl. Urteil 6P.46/2000 vom 10. April 2001 E. 1c/bb am Ende). Die während des gesamten Verfahrens unterbliebene indirekte Konfrontation erweist sich angesichts der grossen Bedeutung der Aussage der Beschwerdegegnerin 2 als unverhältnismässig. Die Beschwerde ist in diesem Punkt gutzuheissen und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen (<ref-law>).
1.4 Bei dieser Sachlage kann offen bleiben, ob das Gericht die Beschwerdegegnerin 2 nach Eingang des Gutachtens und der weiteren Beweise erneut hätte einvernehmen müssen, da eine Wiederholung der Befragung aufgrund des Anspruchs auf rechtliches Gehör in jedem Fall geboten erscheint.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze seinen Anspruch auf rechtliches Gehör auch in Bezug auf die Zeugin A._. Sie werte deren Aussagen als Indiz für die Glaubhaftigkeit der Beschwerdegegnerin 2, ohne ihn mit dieser Zeugin konfrontiert zu haben. Es müsse der Verteidigung möglich sein, dieses Beweismittel zu entkräften.
2.2 Die Vorinstanz hält fest, dass die erstinstanzliche Verurteilung des Beschwerdeführers keineswegs aufgrund der Angaben von A._, sondern allein gestützt auf die als sehr glaubhaft eingestuften Aussagen der Beschwerdegegnerin 2 erfolgte. Gleichwohl zieht sie die Aussage von A._ heran, in dem sie darauf hinweist, dass deren geschilderten Erfahrungen (nächstens) ein weiteres Indiz für die Glaubhaftigkeit der Aussagen der Beschwerdegegnerin 2 darstellen. Damit berücksichtigt die Vorinstanz die belastende Aussage einer Zeugin, die mit dem Beschwerdeführer nie konfrontiert wurde. Dessen Rüge, sein Fragerecht sei verletzt worden, erweist sich als begründet.
3. Nicht zu prüfen sind infolge Gutheissung der Beschwerde die Rügen des Beschwerdeführers, mit welchen er die vorinstanzliche Beweiswürdigung und Sachverhaltsfeststellung beanstandet (Beschwerde S. 10 unten bis S. 16).
4. Die Beschwerde ist gutzuheissen, das angefochtene Urteil aufzuheben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Die Beschwerdegegnerin 2 wird im Umfang ihres Unterliegens kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 und Art. 68 Abs. 1 BGG). Dem Kanton Basel-Landschaft sind gemäss <ref-law> keine Gerichtskosten zu überbinden. Der Kanton Basel-Landschaft und die Beschwerdegegnerin 2 haben den Beschwerdeführer zu entschädigen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird gutgeheissen, das Urteil des Kantonsgerichts Basel-Landschaft vom 14. Februar 2011 aufgehoben und die Sache im Sinne der Erwägungen zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückgewiesen.
2. Der Beschwerdegegnerin Y._ werden Gerichtskosten von Fr. 1'000.-- auferlegt.
3. 3.1 Der Kanton Basel-Landschaft hat den Beschwerdeführer mit Fr. 1'500.-- zu entschädigen.
3.2 Die Beschwerdegegnerin Y._ hat den Beschwerdeführer mit Fr. 1'500.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht Basel-Landschaft, Abteilung Strafrecht, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 26. Oktober 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Koch