Faits:
A. D._, né en 1966, est arrivé en Suisse à 18 ans sans formation professionnelle. Dès 1986, il a travaillé en qualité d'ouvrier (employé de production semi-qualifié) au service de la société X._ SA, à V._. A ce titre, il était assuré auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (ci-après: CNA). Victime d'un accident de ski le 26 février 2000, D._ a souffert d'une atteinte au genou gauche (rupture complète du ligament croisé antérieur, lésion complexe du ménisque interne et externe). La CNA a pris en charge les suites de l'accident. Le contrat de travail du prénommé a pris fin le 30 juin 2000. D._ s'est annoncé à l'assurance-invalidité et a reçu une formation pratique en informatique financée par cette assurance du 26 mai 2003 au 31 mai 2005.
Par décision du 4 janvier 2007, la CNA a octroyé à l'assuré une rente d'invalidité de 13 % en fonction d'un revenu sans invalidité de 66'950 fr. et d'un revenu d'invalide de 58'500 fr., dès le 1er juin 2005 ainsi qu'une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 10 %.
Saisie d'une opposition de D._ visant uniquement le taux de la rente d'invalidité, la CNA l'a rejetée par une nouvelle décision du 21 février 2007.
B. D._ a recouru contre la décision sur opposition de la CNA en concluant à l'octroi d'une rente d'invalidité de 31 %. Statuant par jugement du 20 juillet 2010, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois a rejeté le recours.
C. D._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation en concluant, sous suite de dépens, à ce que son degré d'invalidité soit fixé à 27 % dès le 1er juin 2005.
La CNA conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer.

Considérant en droit:
1. Interjeté par une partie particulièrement atteinte par la décision attaquée et qui a un intérêt digne de protection à son annulation (<ref-law>), le recours, dirigé contre un jugement final (<ref-law>) rendu dans une cause de droit public (<ref-law>) par une autorité cantonale de dernière instance (art. 86 al. 1 let. d LTF), est recevable, dès lors qu'il a été déposé dans le délai (<ref-law>) et la forme (<ref-law>) prévus par la loi et que l'on ne se trouve pas dans l'un des cas d'exceptions mentionnés à l'<ref-law>.
2. Le litige porte sur le droit du recourant à une rente d'invalidité de l'assurance-accidents, singulièrement sur le taux d'invalidité qu'il présente.
3. Dans la procédure de recours concernant une prestation en espèces de l'assurance-accidents, le Tribunal fédéral n'est pas lié par l'état de fait constaté par la juridiction précédente (cf. art. 97 al. 2 et 105 al. 3 LTF).
4. Le jugement entrepris expose correctement les dispositions légales relatives à la définition de l'incapacité de gain (<ref-law>) et de l'invalidité (<ref-law> et 18 al. 1 LAA) ainsi qu'à son évaluation chez les assurés actifs (16 LPGA; <ref-ruling> consid. 3.4 p. 348 sv).
5. 5.1 N'est pas contesté le revenu sans invalidité fixé par l'autorité précédente à 66'950 fr.
Est seul litigieux le montant du revenu d'invalide. La CNA l'a fixé à 58'500 fr. en prenant en compte le salaire que l'assuré aurait perçu si la société auprès de laquelle il a effectué une formation pratique dans le montage d'appareils électroniques avait pu le garder à son service. A titre de comparaison, la CNA s'est aussi référée dans sa décision sur opposition aux salaires statistiques et indiqué que dans le cas de l'assuré, il y aurait eu lieu de se baser sur un revenu médian entre le niveau de qualification 3 (connaissances spécialisées; salaire mensuel de référence 5'550 fr.) et le niveau de qualification 4 (activités simples et répétitives; salaire mensuel de référence 4'588 fr.). Après adaptation de ces montants à la durée hebdomadaire dans les entreprises en 2004 (41, 6 heures) et indexation de 1 % en 2005 (année du droit à la rente), on parviendrait à des revenus annuels respectifs de 57'830 fr. (niveau de qualification 4) et 69'950 fr. (niveau de qualification 3). Il en résulterait un revenu médian annuel de 63'890 fr. La CNA en a conclu que le revenu d'invalide contesté (de 58'500 fr.) était de 8 % inférieur au revenu statistique de référence. Par conséquent, un taux d'invalidité de 13 % était en tout état de cause correct. La juridiction cantonale a retenu que la comparaison du revenu sans invalidité de 66'950 fr. et du revenu d'invalide de 63'890 fr. aboutirait à un degré d'invalidité de 4,6 %, et relevé que la CNA « avait corrigé ce chiffre en faveur du recourant ». Implicitement, elle a considéré que la CNA s'était montrée généreuse à l'égard de l'assuré.
5.2 Le recourant admet que le revenu d'invalide soit évalué sur la base des données statistiques résultant de l'Enquête suisse sur la structure des salaires 2004 (ESS) avec les ajustements habituels. Il soutient que le revenu annuel d'invalide aurait dû être fixé à 57'830 fr. en fonction d'un niveau de qualification 4.
5.3 Selon la jurisprudence, le point de savoir si les tables de salaires statistiques sont applicables et, le cas échéant, quelle table est déterminante est une question de droit (<ref-ruling> consid. 3.3 p. 399; arrêt 9C_24/2009 du 6 mars 2009 consid. 1.2, in SVR 2009 IV n° 34 p. 95) que le Tribunal fédéral examine d'office (<ref-law>).
5.4 En l'espèce, on doit admettre que le revenu d'invalide de 58'500 fr. ne tient pas compte du fait que le recourant ne dispose d'aucun diplôme dans le montage et l'assemblage de composants d'ordinateurs. Par ailleurs, l'intéressé bénéfice d'une expérience pratique de deux ans seulement, correspondant à la durée de son reclassement, dans un domaine très éloigné de sa profession initiale. En particulier, le recourant - dont la fin de la formation remonte à mai 2005 - n'a pas trouvé d'emploi dans le secteur informatique lui permettant de mettre en pratique les connaissances acquises au cours de son stage. Une aide au placement mise en oeuvre par l'assurance-invalidité en collaboration avec l'Office régional de placement Y._ n'a visiblement pas eu de résultats (cf. rapports intermédiaires de l'Office AI des 16 mars 2006 et 9 juin 2005). Partant, l'exercice d ́une activité dans le domaine des composants électriques et électroniques en tant qu'employé spécialisé n'est pas réaliste. Dans une telle situation il y a lieu de se référer aux salaires statistiques du niveau de qualification 4 de l'enquête sur la structure des salaires (ESS) TA1 (cf. pour comparaison arrêt 8C_809/2008 du 19 juin 2009 consid. 4.2.3 et I 450/04 du 6 octobre 2005 consid. 5.1 in fine).
5.5 Le salaire de référence mensuel de 4'588 fr. de l'ESS 2004 p. 53 TA1 doit être indexé à l'année déterminante 2005 (+ 1 %; cf. La Vie économique, 9/2009, table B 10.2 p. 95) ce qui donne 4'634 fr., et adapté à la durée hebdomadaire normale de travail dans les entreprises en 2005 (41,6 heures de travail selon la Vie économique, 9/2009, table B 9.2 p. 94) ce qui porte le revenu d'invalide mensuel à 4'819 fr. 40, soit 57'833 fr. par an.
6. 6.1 Le recourant reproche également aux premiers juges d'avoir confirmé le point de vue de l'intimée, selon lequel ses limitations ne justifient pas une réduction du salaire d'invalide. Il fait valoir que l'absence de réduction opérée au titre de désavantage salarial est contraire aux règles jurisprudentielles en la matière. Reprochant à la juridiction cantonale d'avoir abusé de son pouvoir d'appréciation, le recourant expose qu'il convient de procéder à un abattement d'au moins 15 % pour tenir compte de l'ensemble des circonstances (limitations fonctionnelles importantes, manque de polyvalence professionnelle, nationalité, problèmes linguistiques, faible bagage scolaire et obligation pour ses futurs employeurs d'adapter son poste de travail à son état de santé).
6.2 Alors que le point de savoir s'il y a lieu de procéder à un abattement sur le salaire statistique en raison de circonstances particulières (liées au handicap de la personne, à l'âge, aux années de service, à la nationalité/catégorie d'autorisation de séjour et taux d'occupation) est une question de droit qui peut être examinée librement par le Tribunal fédéral, l'étendue de l'abattement du salaire statistique dans un cas concret constitue une question relevant du pouvoir d'appréciation, qui est soumise à l'examen du juge de dernière instance uniquement si la juridiction cantonale a exercé son pouvoir d'appréciation de manière contraire au droit, soit a commis un excès positif ("Ermessensüberschreitung") ou négatif ("Ermessensunterschreitung") de son pouvoir d'appréciation ou a abusé ("Ermessensmissbrauch") de celui-ci (<ref-ruling> consid. 5.1 p. 72 sv et l'arrêt cité à ce propos).
6.3 En l'espèce, on doit admettre que le recourant présente une limitation fonctionnelle - due aux lésions sévères subies au genou gauche lors de l'accident du 26 février 2000 - dans la mesure où il ne peut travailler que dans des activités légères, plutôt sédentaires et autorisant des positions alternées. Cette limitation justifie un abattement de 5 %. Les autres circonstances invoquées par l'intéressé ne sauraient être prises en considération à titre de facteur de réduction. En effet, comme l'ont relevé les premiers juges, l'assuré, âgé d'une quarantaine d'années seulement, vit en Suisse depuis 1984 et est de ce fait au bénéfice de diverses expériences et formations professionnelles.
6.4 L'abattement de 5 % du montant de référence annuel de base (57'833 fr., cf. consid. 5.5 supra) conduit à un revenu d'invalide de 54'941 fr. Comparé au revenu sans invalidité de 66'950 fr., il en découle un degré d'invalidité de 17,93 %, lequel doit être arrondi au pour cent supérieur soit à 18 % (cf. <ref-ruling>).
7. Les conclusions du recours ne sont que partiellement admises. Il se justifie de mettre les frais judiciaires pour deux tiers à la charge du recourant et pour un tiers à la charge de l'intimée (<ref-law>). Le recourant a droit, en outre, à une indemnité de dépens réduite (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est partiellement admis. Le jugement de la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois du 20 juillet 2010 ainsi que la décision sur opposition de la CNA du 21 février 2007 sont modifiés en ce sens que l'assuré a droit à une rente d'invalidité de l'assurance-accidents fondée sur un degré d'invalidité de 18 % dès le 1er juin 2005.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 750 fr., sont mis pour 500 fr. à la charge du recourant et pour 250 fr. à la charge de l'intimée.
3. L'intimée versera au recourant la somme de 1'000 fr. à titre de dépens pour la dernière instance.
4. La cause est renvoyée à la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois pour nouvelle décision sur les dépens de la procédure cantonale.
5. Le présent arrêt est communiqué aux parties, à la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois et à l'Office fédéral de la santé publique.
Lucerne, le 8 septembre 2011
Au nom de la Ire Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Ursprung
La Greffière: Berset