Faits:
A. P._ travaillait en qualité de Y._ auprès de X._. Le 22 septembre 2006, il a été victime d'un accident de scooter qui lui a causé une fracture des plateaux tibiaux interne et externe avec impaction du condyle externe à gauche. Le 19 septembre 2007, l'assuré a déposé une demande de prestations de l'assurance-invalidité auprès de l'Office AI du canton du Valais (ci-après: l'OAI) tendant à l'octroi d'une mesure d'orientation professionnelle ou de rééducation dans la même profession.
Dans le cadre de l'instruction de cette demande, l'OAI a recueilli les renseignements médicaux usuels auprès du docteur G._, chirurgien orthopédiste et médecin traitant. Celui-ci a expliqué dans un premier temps que la capacité de travail de l'assuré dans son ancienne activité de Y._ était de 25 %; dans une activité plus adaptée, elle serait vraisemblablement de 50 % (rapport du 30 janvier 2008). Ensuite, il a considéré que si l'assuré reprenait son activité de Y._ tout en l'adaptant dans une certaine mesure à ses limitations fonctionnelles, la capacité de travail serait rapidement de 50 %, puis passerait à 75 % au moins (rapport du 4 mars 2008). Le dossier constitué par la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (ci-après: la CNA) a également été versé à la cause.
L'OAI a transmis ces rapports médicaux à son Service médical régional (ci-après: SMR) qui a soumis l'assuré à un examen. Le docteur B._ a diagnostiqué une arthrose post-traumatique débutante et une ankylose post-traumatique du genou gauche (status après fracture des plateaux tibiaux interne, externe et fracture-impaction du condyle externe à gauche; ostéosynthèse, désimpaction et greffe osseuse; arthrolyse arthroscopique du genou gauche), et a conclu à une capacité de travail nulle comme Y._ mais entière dans une activité adaptée (rapport du 16 mai 2008).
Dans le cadre du dossier de l'assurance-accidents, le docteur E._, spécialiste en chirurgie, médecin d'arrondissement de la CNA, a examiné l'assuré. Il a conclu à une fracture complexe du plateau tibial et impaction du condyle externe du fémur gauche traitée par réduction ouverte et ostéosynthèse. Comme Y._, l'assuré ne pourrait très probablement pas travailler à plus de 50 %; en revanche, dans une activité adaptée, la capacité de travail était entière (rapport du 23 juillet 2008).
Sur la base de ces éléments, l'OAI a refusé la mise en oeuvre d'une mesure de reclassement, tout en octroyant à l'assuré une demi-rente d'invalidité pour la période comprise entre les mois de septembre et décembre 2007, puis une rente entière pour celle comprise entre les mois de janvier et avril 2008 (décisions des 25 mars 2009 et 13 mai 2009).
B. B.a Le recourant a déféré ces décisions au Tribunal cantonal du canton du Valais, Cour des assurances sociales. Il a produit un rapport du docteur L._, médecin traitant et spécialiste en médecine interne, dont il ressortait que l'assuré souffrait d'une boiterie relativement importante. L'activité actuelle de son patient, dont le poste de Y._ avait été aménagé dans une certaine mesure en fonction de son handicap, lui paraissait être pleinement adaptée en tant qu'elle était exercée à 50 % et correspondre au maximum exigible (rapport du 10 juin 2009).
Le 1er septembre 2009, la juridiction cantonale a rejeté le recours formé par l'assuré. Ce jugement a été annulé par le Tribunal fédéral, pour violation du droit d'être entendu (arrêt 9C_843/2009 du 30 mars 2010).
B.b Malgré la production par le recourant de divers documents tendant à démontrer l'importance de sa boiterie et une capacité de travail réduite (notamment: attestation du docteur F._, spécialiste en médecine du sport et médecine manuelle, du 29 septembre 2009; rapport de la physiothérapeute H._, du 18 septembre 2009; rapport du docteur L._, du 18 septembre 2009), le Tribunal cantonal du canton du Valais, Cour des assurances sociales, a rejeté, par jugement du 21 octobre 2010, le recours de l'assuré et confirmé les décisions de l'OAI des 25 mars et 13 mai 2009.
C. P._ interjette un recours en matière de droit public. Il demande l'annulation du jugement cantonal et le renvoi de la cause à la juridiction cantonale, respectivement à l'OAI, pour mise en oeuvre d'une expertise pluridisciplinaire et nouvelle décision.
L'OAI conclut au rejet du recours. De son côté, l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se prononcer.

Considérant en droit:
1. 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 de la partie recourante ou par la motivation de l'autorité précédente. Le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'<ref-law>, 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>). La partie recourante 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. Aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente (<ref-law>).
2. 2.1 Sur le plan formel, le recourant invoque une violation du principe de la maxime inquisitoire (<ref-law>) et de son droit d'être entendu (art. 29 al. 2 Cst.), en tant que le Tribunal cantonal du canton du Valais, Cour des assurances sociales, ne l'aurait pas soumis à une expertise médicale indépendante.
2.2 La violation de la maxime inquisitoire et la violation du droit d'être entendu (sur cette notion en corrélation avec l'administration de preuves, cf. <ref-ruling> consid. 2.1 p. 429, 119 Ib 492 consid. 5b/bb p. 505), telles qu'invoquées par le recourant, sont des questions qui se confondent et qui n'ont pas de portée propre par rapport au grief tiré d'une mauvaise appréciation des preuves. L'assureur ou le juge peut effectivement renoncer à accomplir certains actes d'instruction sans que cela n'entraîne une violation du principe de la maxime inquisitoire ou une violation du droit d'être entendu s'il est convaincu, en se fondant sur une appréciation consciencieuse des preuves (cf. <ref-ruling> consid. 3a p. 352), que certains faits présentent un degré de vraisemblance prépondérante et que d'autres mesures probatoires ne pourraient plus modifier cette appréciation (sur l'appréciation anticipée des preuves, cf. UELI KIESER, Das Verwaltungsverfahren in der Sozialversicherung, p. 212 n° 450; KÖLZ/HÄNER, Verwaltungsverfahren und Verwaltungsrechtspflege des Bundes, 2e éd., p. 39 n° 111 et p. 117 n° 320; FRITZ GYGI, Bundesverwaltungsrechtspflege, 2e éd., p. 274). C'est donc sous l'angle matériel qu'il convient d'examiner les griefs soulevés par le recourant.
3. 3.1 Se fondant sur les conclusions concordantes des docteurs B._ et E._, l'instance cantonale a retenu que le recourant avait recouvré une pleine capacité de travail dans une activité adaptée. Les avis divergents des médecins traitants ne permettaient pas de s'écarter de cette constatation. L'activité de Y._ n'était pas pleinement adaptée aux limitations fonctionnelles du recourant, alors que celle préconisée par les médecins du SMR et de la CNA était en adéquation avec d'importants problèmes de genoux et les douleurs qui les accompagnaient.
3.2 Le recourant reproche aux premiers juges d'avoir procédé à une constatation manifestement inexacte des faits pertinents, consécutive à une mauvaise appréciation des preuves. Son activité actuelle serait adaptée et on ne saurait exiger de lui qu'il l'exerce à plus de 50 %. Pour en décider autrement, les premiers juges auraient pris en compte uniquement les rapports établis par les docteurs B._ et E._, en ignorant totalement les constatations contraires émanant des différents documents médicaux qu'il a versés au dossier. Ces rapports comporteraient au demeurant une importante lacune en ce qu'ils méconnaîtraient l'ampleur de ses douleurs, facteur qui serait pourtant décisif dans l'appréciation de sa capacité de travail.
4. 4.1 Le Tribunal fédéral n'examine le résultat de l'appréciation des preuves à laquelle a procédé l'autorité cantonale de recours que sous l'angle restreint de l'arbitraire. L'appréciation des preuves est arbitraire lorsqu'elle est manifestement insoutenable, en contradiction avec le dossier, ou contraire au sens de la justice et de l'équité ou lorsque l'autorité ne tient pas compte, sans raison sérieuse, d'un élément propre à modifier la décision, se trompe sur le sens et la portée de celui-ci ou, se fondant sur les éléments recueillis, en tire des constatations insoutenables (<ref-ruling> consid. 4.3 p. 62 et les références).
5. Il n'y a pas lieu de s'écarter en l'espèce des conclusions concordantes des rapports des docteurs B._ et E._, selon lesquelles le recourant a une capacité de travail entière dans une activité adaptée. L'argumentation développée par le recourant dans le cadre de son recours en matière de droit public ne permet pas d'établir que cette constatation serait manifestement inexacte. Certes, les docteurs G._ et L._ retiennent une capacité de travail de 50 % dans l'activité habituelle. Cela étant, aucun élément objectif ressortant des rapports de ces médecins ne tend à démontrer que celle-ci serait la seule que l'on pourrait exiger du recourant, exploiterait la totalité de sa capacité résiduelle de travail et serait parfaitement adaptée à ses limitations fonctionnelles. La controverse relative à la boiterie et à l'importance des douleurs du recourant n'a pas à être tranchée, puisque l'activité adaptée telle que décrite par les docteurs B._ et E._ est principalement sédentaire (activité en position alternée mais à prédominance assise avec possibilité de changer fréquemment de position, sans port de charges supérieures à 5 à 10 kilogrammes et sans déplacements en terrains accidentés). Quant aux autres rapports médicaux produits par le recourant, ils ne sauraient affaiblir les constatations de ces médecins, étant donné qu'ils ne se prononcent pas sur sa capacité résiduelle de travail.
6. C'est également à bon droit que les premiers juges ont refusé de mettre le recourant au bénéfice de mesures de reclassement, faute pour lui d'être suffisamment disposé à suivre de telles mesures. En se focalisant sur son activité actuelle, qui ne peut être exercée qu'à temps partiel, le recourant méconnaît que le rôle principal de l'assurance-invalidité consiste à éliminer ou à atténuer au mieux les effets préjudiciables d'une atteinte à la santé sur la capacité de gain de la personne assurée, en privilégiant au premier plan l'objectif de réinsertion dans la vie professionnelle active ou dans le secteur d'activité initial, et au second plan le versement de prestations en espèce (Message du 22 juin 2005 concernant la modification de la loi fédérale sur l'assurance-invalidité [5e révision de l'AI], FF 2005 4223, n. 1.1.1.2). De ce principe découle notamment qu'un invalide doit faire les efforts que l'on peut raisonnablement exiger de lui pour atténuer le mieux possible les conséquences de son invalidité, au besoin en changeant de profession. Or, le recourant a adopté, tout au long de la procédure, une attitude négative face aux propositions qui lui ont été faites en lien avec l'exercice d'une nouvelle activité professionnelle. Dans ces conditions, on ne saurait faire grief à l'OAI d'avoir mis un terme aux démarches visant à favoriser sa réintégration professionnelle. A cet égard, il y a lieu de rappeler que si, comme il l'affirme, son état de santé n'est pas totalement stabilisé, cela est dû en partie à sa persistance à pratiquer une activité que l'OAI considère comme non adaptée.
7. Mal fondé, le recours doit être rejeté. Le recourant, qui succombe, supportera les frais judiciaires afférents à la présente procédure (art. 66 al 1, 1ère phrase, LTF).

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 présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal valaisan, Cour des assurances sociales, et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 29 avril 2011
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Le Greffier:
Meyer Bouverat