Faits:
A. X._ et dame X._ se sont mariés en mars 1999 à Rapperswil (SG). Le couple a un enfant, Y._, né en avril 1999 à Chêne-Bougeries (GE).
En avril 2004, des spécialistes ont diagnostiqué que Y._ présentait un trouble envahissant du développement (TED), appartenant au large spectre de l'autisme.
Les époux X._ se sont séparés fin juin 2004.
B. B.a Le 17 juin 2005, par acte déposé au greffe du Tribunal de première instance du canton de Genève, les époux X._ ont formé une requête commune de divorce avec mesures provisoires, les époux s'accordant sur tous les effets de leur divorce, à l'exception de l'attribution des droits parentaux.
Le 22 septembre 2005, le Tribunal a ordonné une mesure de curatelle en vue d'assurer la représentation de l'enfant dans le cadre de la procédure.
B.b Par jugement sur mesures provisoires du 5 décembre 2005, le Tribunal de première instance a attribué à dame X._ la garde de l'enfant, réservant un large droit de visite en faveur du père. Une curatelle d'organisation et de surveillance du droit de visite au sens de l'<ref-law> a également été instaurée.
Le 18 mai 2006, Y._, représenté par sa curatrice, a formé une requête de mesures provisoires visant à établir une curatelle d'appui éducatif et d'accès aux soins au sens de l'<ref-law>, ainsi qu'à limiter l'autorité parentale de X._ en conséquence.
Statuant sur nouvelles mesures provisoires le 20 juin 2006, le Tribunal de première instance a instauré la mesure sollicitée, augmentant toutefois d'un jour par semaine le droit de visite du père, durant la pause de midi.
B.c Par jugement du 19 juin 2008, le Tribunal de première instance a notamment prononcé le divorce des époux (ch. 1), attribué à dame X._ l'autorité parentale et la garde sur Y._ (ch. 2), réservé en faveur de X._ un large et libre droit de visite s'exerçant à raison d'un jour par semaine, le mercredi de 8h30 à 20h, un week-end sur deux du vendredi 17h au dimanche 18h, et la moitié des vacances scolaires (ch. 3), maintenu la curatelle d'organisation et de surveillance des relations personnelles au sens de l'<ref-law> (ch. 4), ainsi que celle d'appui éducatif aux deux parents et d'accès aux soins en faveur de Y._ (ch. 5), limité l'autorité parentale attribuée à dame X._ au sens de l'<ref-law>, en ce qui concerne les choix d'encadrement thérapeutique de l'enfant (ch. 6) et dit que le curateur avait pour mission de décider seul de l'encadrement de Y._ et de prendre les mesures adéquates; il pouvait pour ce faire consulter les parents, lesquels devraient toutefois se plier à ses recommandations (ch. 7).
B.d X._ a fait appel de ce jugement, concluant à l'annulation des chiffres 2, 3, 5, 6 et 7 de son dispositif. Y._, représenté par son curateur, a conclu à la confirmation du jugement de première instance tandis que dame X._ a formé un appel incident, demandant notamment que le droit de visite du père fût plus restreint.
Par arrêt du 20 mars 2009, la Cour de justice a constaté l'entrée en force des chiffres 1 et 4 du jugement de première instance, légèrement modifié les modalités d'exercice du droit de visite (ch. 3) et précisé, s'agissant du ch. 7, que le curateur pourra donner des directives également aux tiers. Elle a, pour le surplus, confirmé le jugement attaqué.
C. Par acte du 11 mai 2009, X._ exerce un recours en matière civile devant le Tribunal fédéral contre la décision rendue par la Cour de justice. Le recourant conclut à l'annulation de l'arrêt rendu par la cour cantonale dans la mesure où il attribue l'autorité parentale et la garde de l'enfant Y._ à sa mère et demande l'attribution des droits parentaux. Subsidiairement, il conclut au renvoi de la cause à l'autorité cantonale. A l'appui de ses conclusions, le recourant invoque différents griefs en relation avec l'<ref-law> ainsi que la violation de l'<ref-law>.

Considérant en droit:
1. 1.1 Le recours a été déposé en temps utile (art. 46 al. 1 let. a et 100 al. 1 LTF), par la partie qui a succombé en dernière instance cantonale (art. 76 al. 1 et 75 al. 1 LTF), contre une décision finale, prise en matière civile (art. 90 et 72 al. 1 LTF), dans une affaire non pécuniaire, de sorte que le recours en matière civile est, en principe, recevable.
1.2 L'<ref-law> exclut la présentation de vrais faits nouveaux - soit de faits qui se sont produits postérieurement à la décision attaquée (vrais nova) - dans les procédures de recours devant le Tribunal fédéral (<ref-ruling> consid. 2.1 p. 343/344). La pièce D, relative au nouveau programme d'encadrement de Y._, et présentée pour la première fois par le recourant devant le Tribunal de céans, est en conséquence irrecevable.
2. Le recourant reproche en substance à la cour cantonale d'avoir violé l'<ref-law> en attribuant l'autorité parentale et la garde de l'enfant à l'intimée. La juridiction aurait retenu à tort que l'intimée serait plus disponible que lui pour son fils, sans tenir compte du fait qu'il lui offrait un environnement familial plus favorable que celui proposé par son ex-épouse. Elle aurait par ailleurs omis de prendre en considération les tentatives de l'intimée visant à l'empêcher d'exercer son droit de visite ou à l'écarter des décisions parentales, de même qu'elle aurait mésestimé l'état anxiogène de son ex-épouse et ses conséquences sur leur enfant. Le recourant se plaint enfin de ce que la juridiction cantonale aurait mal évalué ses connaissances relatives au handicap de son fils.
2. Le recourant reproche en substance à la cour cantonale d'avoir violé l'<ref-law> en attribuant l'autorité parentale et la garde de l'enfant à l'intimée. La juridiction aurait retenu à tort que l'intimée serait plus disponible que lui pour son fils, sans tenir compte du fait qu'il lui offrait un environnement familial plus favorable que celui proposé par son ex-épouse. Elle aurait par ailleurs omis de prendre en considération les tentatives de l'intimée visant à l'empêcher d'exercer son droit de visite ou à l'écarter des décisions parentales, de même qu'elle aurait mésestimé l'état anxiogène de son ex-épouse et ses conséquences sur leur enfant. Le recourant se plaint enfin de ce que la juridiction cantonale aurait mal évalué ses connaissances relatives au handicap de son fils.
2.1 2.1.1 D'après l'<ref-law>, lorsqu'il attribue l'autorité parentale et règle les relations personnelles, le juge tient compte de toutes les circonstances importantes pour le bien de l'enfant. Le principe fondamental en ce domaine est l'intérêt de l'enfant, celui des parents étant relégué à l'arrière-plan. Au nombre des critères essentiels, entrent en ligne de compte les relations entre les parents et l'enfant, les capacités éducatives respectives des parents, leur aptitude à prendre soin de l'enfant personnellement et à s'en occuper ainsi qu'à favoriser les contacts avec l'autre parent; il faut choisir la solution qui, au regard des données de l'espèce, est la mieux à même d'assurer à l'enfant la stabilité des relations nécessaires à un développement harmonieux des points de vue affectif, psychique, moral et intellectuel. Si le juge ne peut se contenter d'attribuer l'enfant au parent qui en a eu la garde pendant la procédure, ce critère jouit d'un poids particulier lorsque les capacités d'éducation et de soin des parents sont similaires (<ref-ruling> consid. 3; <ref-ruling> consid. 4a, 317 consid. 2; <ref-ruling> consid. 5; <ref-ruling> consid. 3; arrêts 5C.212/2005 du 25 janvier 2006 consid. 4.2 publié in FamPra.ch 2006 p. 753 et 5C.238/2005 du 2 novembre 2005 consid. 2.1 publié in FamPra.ch 2006 p. 193).
Le juge appelé à se prononcer sur le fond qui, par son expérience en la matière, connaît mieux les parties et le milieu dans lequel l'enfant est amené à vivre, dispose d'un large pouvoir d'appréciation. Le Tribunal fédéral n'intervient que lorsque le juge, sans aucun motif, a écarté des critères essentiels pour la décision sur l'attribution des enfants ou, à l'inverse, s'est fondé sur des éléments dépourvus d'importance au regard du bien de l'enfant ou contrevenant aux principes du droit fédéral (<ref-ruling> consid. 2; arrêts 5C.212/2005 et 5C.238/2005 susmentionnés).
2.1.2 De jurisprudence constante, le Tribunal fédéral se montre réservé en matière de constatation des faits et d'appréciation des preuves, vu le large pouvoir qu'il reconnaît en la matière aux autorités cantonales. Il n'intervient pour violation de l'art. 9 Cst., que si le juge n'a manifestement pas compris le sens et la portée d'un moyen de preuve, a omis sans motifs sérieux de tenir compte de preuves pertinentes ou a effectué, sur la base des éléments recueillis, des déductions insoutenables (<ref-ruling> consid. 2.1, p. 9; <ref-ruling> consid. 2a, p. 40 et les arrêts cités). Il ne s'écarte des faits établis par l'autorité précédente que si ceux-ci l'ont été de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>) et pour autant que la correction du vice soit susceptible d'influer sur le sort de la cause (<ref-law>).
Lorsque la juridiction cantonale se rallie au résultat d'une expertise, le Tribunal fédéral n'admet le grief d'appréciation arbitraire des preuves que si l'expert n'a pas répondu aux questions, si ses conclusions sont contradictoires ou si, de quelqu'autre manière, l'expertise est entachée de défauts à ce point évidents et reconnaissables, même en l'absence de connaissances ad hoc, qu'il n'était tout simplement pas possible de les ignorer. Il ne lui appartient pas de vérifier que toutes les affirmations de l'expert sont exemptes d'arbitraire; sa tâche se limite à examiner si l'autorité cantonale pouvait, sans arbitraire, faire siennes les conclusions de l'expertise (arrêt 6B_457/2007 du 12 novembre 2007, consid. 4.1; 5P.206/2006 du 29 septembre 2006, consid. 3.1 et la jurisprudence citée; 4P.283/2004 du 12 avril 2005 consid. 3.1 publié in RDAF 2005 I p. 375; cf. aussi <ref-ruling> consid. 2 in fine, p. 86).
Lorsque le recourant se plaint de la violation de droits constitutionnels, dont l'arbitraire, il doit satisfaire au principe d'allégation (<ref-law>; Rügeprinzip, principio dell'allegazione) en indiquant précisément quelle disposition constitutionnelle ou légale a été violée et en démontrant, par une argumentation précise, en quoi consiste la violation. Le Tribunal fédéral n'examine en effet de tels griefs que s'ils ont été invoqués et motivés, c'est-à-dire s'ils ont été expressément soulevés et exposés de façon claire et détaillée (<ref-ruling> consid. 1.4; <ref-ruling> consid. 1.4.2). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (cf. <ref-ruling> consid. 4. p. 589; <ref-ruling> consid. 1.3 et les arrêts cités).
2.2 Pour rendre sa décision, la cour cantonale s'est principalement fondée sur le rapport d'expertise rendu le 7 février 2008 par le Dr A._, en collaboration avec B._, spécialiste de l'autisme. Il ressort de ce rapport que chacun des parents entretient des relations positives et affectueuses avec Y._ et qu'ils sont tous deux capables de fournir un encadrement adéquat pour leur enfant. La mère avait démontré sa disponibilité et sa capacité à fournir un tel encadrement pour son fils, en s'entourant d'un réseau de spécialistes. Si elle avait eu quelques difficultés à accepter le diagnostic d'autisme, elle s'était toutefois ensuite investie totalement dans la prise en charge de l'enfant et s'était bien renseignée sur ses besoins et son développement. En termes de disponibilité, la situation de l'intimée paraissait objectivement plus favorable que celle du recourant. Celui-ci démontrait certes une volonté d'apprendre et de bien faire, mais il avait un retard certain dans ses connaissances par rapport à son fils. Il n'avait pas acquis les connaissances nécessaires pour comprendre le fonctionnement particulier d'un enfant autiste et s'était par ailleurs tenu à l'écart du réseau professionnel qu'il avait rapidement disqualifié. Il ne semblait en outre pas réaliser à quel point l'enfant requérait des services spécialisés et que, pour que des progrès substantiels se réalisent, l'implication des parents devait être totale. Par ailleurs, si l'intimée était réticente à accepter des recommandations provenant d'autres sources que celles du réseau qu'elle avait constitué, et qui auraient pour effet d'accroître la collaboration avec son ex-époux, celui-ci était incapable de mettre l'intérêt de son fils avant le conflit parental. Il semblait en outre ne pas comprendre que l'interruption des traitements, due au fait qu'il arrêtait toute rémunération des intervenant, était dévastatrice pour Y._.
Relevant l'état anxiogène de l'intimée, la cour cantonale a considéré que les sentiments d'angoisse développés concernaient presque exclusivement le bien-être de son fils et le conflit parental, mais qu'aux dires des experts, ce sentiment de peur vis-à-vis de son fils était compréhensible.
2.3 Par ses critiques, le recourant s'en prend en réalité aux faits tels que retenus par la juridiction cantonale, lui reprochant également indirectement d'avoir mal apprécié l'expertise sur laquelle elle s'est fondée pour rendre sa décision. Faute pourtant de s'en prendre à l'expertise conformément aux exigences exposées ci-dessus (consid. 2.1.2 supra), les critiques du recourant sont appellatoires. Il se limite en effet simplement à opposer sa propre appréciation des faits ou à souligner les déclarations des experts qui lui sont favorables, en taisant celles qui ne le lui sont pas, pour en conclure qu'il serait plus apte que son ex-épouse à se voir attribuer les droits parentaux. Ces griefs sont ainsi insuffisants à démontrer l'arbitraire de l'appréciation cantonale des faits et des preuves.
Au sujet de la disponibilité respective des parents, le recourant se contente ainsi d'affirmer disposer d'une organisation libre de son temps de travail, qu'il oppose à un prétendu futur manque de disponibilité de son ex-épouse, que, faute d'éléments concrets, il n'est cependant pas en mesure de prouver. Il ne critique pourtant pas l'expertise dont il ressort qu'il apparaît objectivement moins disponible pour l'enfant et qu'il semble vain d'exiger de lui qu'il cesse ses activités professionnelles pour se consacrer à plein temps à son fils durant la décennie à venir. De même, le recourant reproche à la dernière juridiction cantonale de ne pas avoir retenu le fait qu'il vivait avec une compagne et le fils de celle-ci alors que, selon l'expert B._, la présence d'un autre enfant ne pouvait qu'être favorable pour Y._. Il omet toutefois de préciser que cette spécialiste a relativisé ses propos en indiquant que la présence d'un autre enfant n'était pas une nécessité, soulignant qu'il y avait également des familles où l'enfant souffrant du trouble était unique et que le développement normal avait néanmoins été réussi. S'agissant de la mésestimation de l'état anxiogène de son ex-épouse par les juges cantonaux, le recourant se contente de souligner les analyses des experts qui parlent en sa faveur, tout en perdant de vue leurs déclarations remarquant que cet état d'angoisse pouvait être compréhensible et n'empêchait pas son ex-épouse de disposer de toutes les capacités parentales suffisantes. Enfin, pour ce qui est de l'évolution de sa compréhension du handicap de Y._, de même que de la prétendue obstruction que l'intimée exercerait à son encontre, le recourant se limite à opérer une sélection de certains événements ou à insister sur certaines déclarations des experts qui vont dans son sens. Concernant plus particulièrement les tentatives de mise à l'écart de l'intimée, le recourant reprend les allégations des experts selon lesquelles la mère avait mis en place une structure d'encadrement pour Y._ sans assez consulter le père. Compte tenu toutefois du pouvoir d'appréciation du juge en ce domaine, cette circonstance ne suffit pas à rendre insoutenable la décision cantonale. Le recourant se garde en outre d'indiquer que les experts ont largement fait état des critiques qu'il avait émises quant au système d'encadrement mis en place par son ex-épouse, remarquant qu'il se montrait détestable envers les intervenants professionnels.
3. 3.1 Le recourant invoque également une violation de l'<ref-law>. Alors qu'il en avait fait la demande, la cour cantonale n'aurait pas interrogé les experts sur la capacité d'adaptation de Y._ en général et sur son adaptation à un nouveau parent gardien en particulier. Or, en tant que le critère du changement de cadre de vie aurait influé sur sa décision, la Cour de justice ne pouvait écarter l'offre de preuve au motif que les autres éléments visés aux paragraphes précédents - connaissances et disponibilités respectives des parents - plaidaient en faveur de l'attribution de la garde à l'intimée.
Le grief du recourant est mal fondé. L'<ref-law> confère un droit à la preuve et à la contre-preuve (<ref-ruling> consid. 4a), à la condition qu'il s'agisse d'établir un fait pertinent (<ref-ruling> consid. 2.6 et les arrêts cités), qui n'est pas déjà prouvé (<ref-ruling> consid. 2.6; <ref-ruling> consid. 2a; <ref-ruling> consid. 4a), par une mesure probatoire adéquate (<ref-ruling> consid. 4b), laquelle a été régulièrement offerte selon les règles de la loi de procédure applicable (<ref-ruling> consid. 2.6; <ref-ruling> consid. 4a; <ref-ruling> consid. 3c). En revanche, le droit à la preuve ne permet pas de remettre en question l'appréciation des preuves du juge cantonal. Elle n'exclut pas non plus l'appréciation anticipée des preuves ou une administration limitée des preuves lorsque celle-ci emporte la conviction du juge au point qu'il tient une allégation pour exacte (<ref-ruling> consid. 2a; <ref-ruling> consid. 2a; <ref-ruling> consid. 4a; <ref-ruling> consid. 3c). De même, le droit à la preuve ne permet pas de critiquer l'appréciation du juge du fait quant à l'aptitude d'un moyen de preuve à démontrer un fait pertinent (<ref-ruling> consid. 3c).
En l'espèce, bien qu'elle ait relevé la sensibilité particulière de l'enfant aux changements, la cour cantonale a considéré que la disponibilité de la mère, ses connaissances et son investissement dans la prise en charge de l'enfant constituaient des critères suffisants pour que les droits parentaux lui soient attribués et a ainsi rejeté l'offre de preuve du recourant tendant à ce que l'expert s'exprime sur la faculté d'adaptation de son fils à un nouveau parent gardien. Le moyen de preuve a ainsi été rejeté parce qu'il portait sur un fait - l'éventuelle faculté d'adaptation de l'enfant - non pertinent en l'espèce pour l'attribution de l'enfant.
4. En conclusion, le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Les frais judiciaires sont mis à la charge du recourant qui succombe (<ref-law>). Aucune indemnité de dépens n'est octroyée aux intimés qui n'ont pas été invités à répondre.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Chambre civile de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 1er septembre 2009
Au nom de la IIe Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: La Greffière:
Hohl de Poret