Faits:
A. A._, née en 2005, est atteinte de légers troubles moteurs cérébraux, d'hypoglycémie et d'un strabisme convergent, infirmités congénitales en raison desquelles elle a été mise au bénéfice de mesures médicales et de formation scolaire spéciale de l'assurance-invalidité. L'Office cantonal de l'assurance-invalidité du canton de Genève (ci-après: l'office AI) a également pris à sa charge une physiothérapie et une ergothérapie ambulatoire du 1er octobre 2006 au 31 août 2007 (décision du 5 octobre 2007), soit jusqu'à la deuxième année de l'enfant.
A la suite d'une demande de prolongation du traitement sous forme d'ergothérapie et de physiothérapie, l'office AI a recueilli des renseignements médicaux auprès des médecins traitants de l'assurée et consulté son Service médical régional (SMR). Par décision du 18 décembre 2008 (remplaçant une décision du 24 novembre 2008), l'administration a refusé les mesures requises, y compris des moyens de traitement (orthèses tibiales), motif pris de l'absence d'atteinte neurologique "de type OIC 390".
B. Saisi d'un recours de l'assurée contre cette décision, le Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève l'a admis et mis A._ au bénéfice de mesures médicales sous forme de physiothérapie et d'ergothérapie ainsi que d'orthèses (jugement du 19 août 2009).
C. L'office AI interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il demande l'annulation. Il conclut principalement à la confirmation de sa décision du 18 décembre 2008 et, à titre subsidiaire, au renvoi de la cause à l'administration pour qu'elle complète l'instruction et rende une nouvelle décision. Il sollicite par ailleurs l'octroi de l'effet suspensif à son recours.
A._ conclut principalement à l'irrecevabilité du recours et subsidiairement à son rejet, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer.

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 du recourant 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>). Le recourant 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.
2. Compte tenu des conclusions du recours, interprétées au regard de ses motifs, le litige porte essentiellement, en instance fédérale, sur le point de savoir si l'intimée peut prétendre, postérieurement à l'accomplissement de sa deuxième année de vie, la prise en charge par l'assurance-invalidité d'une physiothérapie et d'une ergothérapie. Le recourant ne conteste en revanche pas le droit de l'assurée à des moyens auxiliaires sous forme d'orthèses, ce point n'étant pas abordé dans son écriture. Il convient par ailleurs d'entrer en matière sur le recours, dont la motivation remplit les exigences prévues à l'art. 42 al. 1 et 2 LTF, contrairement à ce que prétend l'intimée.
3. 3.1 Conformément à l'<ref-law>, les assurés ont droit aux mesures médicales nécessaires au traitement des infirmités congénitales jusqu'à l'âge de 20 ans révolus (al. 1). Le Conseil fédéral établira une liste de ces infirmités. Il pourra exclure la prise en charge du traitement d'infirmités peu importantes (al. 2). Sont réputées infirmités congénitales au sens de l'<ref-law> les infirmités présentes à la naissance accomplie de l'enfant (art. 1 al. 1 de l'Ordonnance concernant les infirmités congénitales [OIC; RS 831.232.21) et qui figurent dans la liste annexée à l'OIC (art. 1 al. 2 1ère phrase OIC). C'est ainsi que le ch. 390 de l'annexe à l'OIC qualifie d'infirmité congénitale les "paralysies cérébrales congénitales (spastiques, dyskinétiques [dystoniques et choréo-athétosiques], ataxiques)".
3. 3.1 Conformément à l'<ref-law>, les assurés ont droit aux mesures médicales nécessaires au traitement des infirmités congénitales jusqu'à l'âge de 20 ans révolus (al. 1). Le Conseil fédéral établira une liste de ces infirmités. Il pourra exclure la prise en charge du traitement d'infirmités peu importantes (al. 2). Sont réputées infirmités congénitales au sens de l'<ref-law> les infirmités présentes à la naissance accomplie de l'enfant (art. 1 al. 1 de l'Ordonnance concernant les infirmités congénitales [OIC; RS 831.232.21) et qui figurent dans la liste annexée à l'OIC (art. 1 al. 2 1ère phrase OIC). C'est ainsi que le ch. 390 de l'annexe à l'OIC qualifie d'infirmité congénitale les "paralysies cérébrales congénitales (spastiques, dyskinétiques [dystoniques et choréo-athétosiques], ataxiques)".
3.2 3.2.1 Selon le ch. 390.1 de la Circulaire sur les mesures médicales de réadaptation de l'AI (dans sa version valable jusqu'au 31 décembre 2008; CMRM), les paralysies cérébrales ne représentent pas une pathologie unitaire, mais un complexe symptomatologique réunissant un groupe d'encéphalopathies statiques caractérisées par:
- des troubles neurologiques clairement définissables,
- une spasticité,
- une dyskinésie et une ataxie,
- une apparition précédant la fin de la période néonatale,
- l'absence d'une évolution,
- souvent, des troubles associés tels que difficultés d'apprentissage, handicap mental, troubles de la vue ou épilepsie.
Aux termes du ch. 390.1.2 de la CMRM, les troubles moteurs ataxiques concernent des parties de la motricité fine ou de la motricité corporelle. Pour la motricité fine, les symptômes nécessaires pour poser le diagnostic sont le tremblement d'intention ou tremblement d'action (tremblement accompagnant le mouvement de la main) et la dysmétrie (erreur dans l'amplification du mouvement, empêchant de saisir correctement un objet). Les symptômes associés les plus fréquents sont les syncinésies (ouverture exagérée de la main au moment de lâcher l'objet manipulé) ainsi que, à l'examen neurologique, une hypotonie, un dysdiadochocinésie et/ou un phénomène de rebond positif. Pour la motricité corporelle, le trouble ataxique est défini par l'ataxie tronculaire.
3.2.2 C'est le lieu de préciser que les instructions de l'administration, en particulier de l'autorité de surveillance sont destinées à assurer l'application uniforme des prescriptions légales et visent à unifier, voire à codifier la pratique des organes d'exécution. Elles ont notamment pour but d'établir des critères généraux d'après lesquels sera tranché chaque cas d'espèce et cela aussi bien dans l'intérêt de la praticabilité que pour assurer une égalité de traitement des ayants droit. Ces directives n'ont d'effet qu'à l'égard de l'administration. Elles ne créent pas de nouvelles règles de droit et donnent le point de vue de l'administration sur l'application d'une règle de droit et non pas une interprétation contraignante de celle-ci. Le Tribunal fédéral en contrôle librement la légalité et doit s'en écarter dans la mesure où elles établissent des normes qui ne sont pas conformes aux dispositions légales applicables (<ref-ruling> consid. 6.1 p. 591; <ref-ruling> consid. 3.2 p. 258 et les références; cf. <ref-ruling> consid. 8.1 p. 315).
4. 4.1 Se fondant sur les avis de la doctoresse T._(rapport du 30 octobre 2007) et du docteur de C._ (courrier du 30 avril 2009), la juridiction cantonale a constaté que le diagnostic de lésion cérébrale avait clairement été posé par les médecins de l'enfant et que cette atteinte pouvait tout à fait être responsable d'une ataxie, comme l'avait par ailleurs admis le docteur U._ du SMR dans un premier temps (avis du 19 septembre 2007). Aussi, a-t-elle retenu que l'intimée était atteinte d'une infirmité congénitale selon le ch. 390 de l'annexe à l'OIC. Ce faisant, elle a écarté l'avis subséquent du docteur U._ (rapport du 28 juillet 2008), en considérant que le rapport du Service du développement et de la croissance de l'Hôpital X._ du 4 février 2008 auquel s'était référé le médecin du SMR faisait uniquement état d'un nouveau diagnostic (délétion chromosomique), tout en reprenant les diagnostics précédents (lésion post ischémique focale prérolandique droite et retard du développement psychomoteur). Pour les premiers juges, le fait que le diagnostic de délétion chromosomique s'était greffé sur celui de la lésion cérébrale ne changeait rien, même si les troubles n'étaient alors que partiellement à attribuer à cette lésion et avaient vraisemblablement été aggravés par celle-ci.
4.2 Le recourant conteste que l'intimée soit atteinte d'une infirmité congénitale au sens du ch. 390 de l'annexe à l'OIC. Selon lui, les constatations de la juridiction cantonale sur ce point relèvent d'une appréciation arbitraire des faits et d'une violation du droit fédéral. En premier lieu, le docteur U._ n'avait pas admis l'existence d'une infirmité congénitale dans son rapport du 19 septembre 2007, mais expressément réservé son appréciation. En second lieu, le diagnostic d'ataxie posé par la doctoresse T._dans son rapport du 30 octobre 2007 n'était étayé par aucun élément clinique. Par ailleurs, les examens neurologiques au dossier n'avaient pas mis en évidence d'élément clinique de nature à admettre que les conditions du ch. 390 de l'annexe à l'OIC étaient réalisées au regard des critères posés par la CMRM. Les symptômes présentés par l'enfant étaient, toujours selon le recourant, parfaitement expliqués par la délétion chromosomique, comme l'avait confirmé la doctoresse R._.
5. 5.1 La pratique administrative a décrit de façon relativement étroite les atteintes à la santé qui entrent dans le champ du ch. 390 de l'annexe à l'OIC, puisqu'elle a prévu un certain nombre de caractéristiques que doit présenter une atteinte à la santé pour être qualifiée de paralysie cérébrale congénitale au sens de cette disposition administrative. Selon la jurisprudence, il n'y a pas lieu de s'écarter des conditions relativement restrictives prévues par la directive administrative aux ch. 390.1 ss CMRM, dès lors qu'elles sont compatibles avec les règles légales applicables (arrêt I 210/03 du 26 août 2003). On rappellera à cet égard que le Conseil fédéral dispose d'une large compétence normative conférée par l'<ref-law> et de la possibilité, déléguée au Département fédéral de l'intérieur, de corriger la liste à bref délai en y ajoutant des infirmités congénitales évidentes (art. 1 al. 1 2ème phrase OIC), le système mis en place permettant de tenir raisonnablement compte des progrès de la science médicale (arrêt I 544/97 du 14 janvier 1999, in VSI 1999 p. 170).
5.2 A la lecture du jugement entrepris, il apparaît que la juridiction cantonale a déduit du diagnostic de lésion cérébrale posé par les médecins qui ont examiné l'intimée (lésion post ischémique focale prérolandique droite) la constatation que l'enfant présentait une infirmité congénitale au sens du ch. 390 de l'annexe à l'OIC. Ce faisant, l'autorité de recours de première instance n'a pas examiné si la lésion cérébrale ainsi constatée correspondait aux caractéristiques d'une paralysie cérébrale congénitale au sens de la disposition en cause et de la directive administrative y relative. En particulier, elle n'a procédé à aucune constatation de fait relatif aux éléments énumérés au ch. 390.1 de la CMRM, à l'exception de la mention de l'ataxie présentée par l'intimée. Ce trouble a certes été mentionné par la doctoresse T._dans son rapport du 30 octobre 2007, mais sans qu'elle n'en précise cependant les symptômes et sans qu'il ait été repris dans des évaluations ultérieures.
Cela étant, même à compléter les constatations de la juridiction cantonale en application de l'<ref-law>, la Cour de céans ne pourrait confirmer ou nier l'existence d'une infirmité congénitale au sens du ch. 390 de l'annexe à l'OIC sans autre mesure d'instruction. En l'absence d'un avis médical circonstancié sur ce point, il n'est en effet pas possible de se prononcer sur la réunion de l'un ou l'autre des éléments caractérisant une paralysie cérébrale congénitale au sens de la CMRM. Dans un premier temps, le médecin du SMR avait retenu des éléments compatibles avec une telle infirmité congénitale en reprenant l'appréciation du Service du développement et de la croissance de l'Hôpital X._ du 8 mai 2007, mais réservé son avis en indiquant qu'il était alors "difficile de nier ou de reconnaître une OIC 390". S'il a ultérieurement nié le diagnostic en cause en l'absence "d'atteinte neurologique de type 390" (avis du 28 juillet 2008), le docteur U._ n'a cependant pas indiqué en quoi la situation s'était modifiée par rapport à sa première appréciation et si les éléments initialement retenus étaient encore présents. Son appréciation ne repose par ailleurs pas sur un examen personnel de l'assurée, ce qui paraît toutefois indispensable au vu de l'appréciation médicale délicate et difficile d'une atteinte prévue au ch. 390 de l'annexe à l'OIC (cf. arrêt I 210/03 cité, consid. 3.2). Les autres avis médicaux au dossier ne sont pas suffisants non plus. Le docteur de C._ explique d'abord que l'enfant présente une maladie rare chromosomique, "est très hypotone et ne rentre pas dans l'affection 390" (courrier du 29 janvier 2009), avant de retenir que "l'atteinte ischémique prérolandique droite [...] pourrait être en lien avec le no de l'OIC 390" (courrier du 30 avril 2009). De leur côté, les médecins du Service du développement et de la croissance de l'Hôpital X._ ont fait état à réitérées reprises d'une lésion post ischémique focale prérolandique droite participant au tableau de retard moteur avec une atténuation du tonus global de l'enfant (rapports des 8 mai 2007, 4 février 2008 et 18 septembre 2008), sans qu'ils aient été invités à se prononcer sur le lien éventuel entre cette atteinte et ses symptômes et l'infirmité congénitale en cause au regard des caractéristiques prévues par la pratique administrative. On relèvera par ailleurs que la doctoresse R._ fait état d'un retard d'acquisition du langage et d'une importante hypotonie qu'elle attribue cependant à l'anomalie chromosomique dont est atteinte l'assurée, sans parler du second diagnostic de lésion cérébrale (rapport du 8 janvier 2009). A défaut d'un avis médical se prononçant sur l'interférence entre les deux diagnostics principalement en cause, on ne saurait toutefois suivre le recourant lorsqu'il affirme que la délétion chromosomique explique parfaitement les symptômes présentés par l'enfant.
Dans ces circonstances, il convient de renvoyer la cause au recourant pour qu'il complète son instruction sur le plan médical, au besoin en interpellant les médecins traitants de l'intimée sur la présence des éléments caractérisant une paralysie cérébrale congénitale au sens du ch. 390 de l'annexe à l'OIC (en relation avec les ch. 390.1 ss CRMC), puis se prononce à nouveau.
6. Vu le sort de la cause, la demande d'attribution de l'effet suspensif au recours n'a plus d'objet.
7. Au regard de l'issue du litige, les frais de justice seront supportés par l'intimée (<ref-law>), qui ne peut par ailleurs prétendre de dépens (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis en ce sens que le jugement du Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève du 19 août 2009, ainsi que la décision de l'Office cantonal genevois de l'assurance-invalidité du 18 décembre 2008 sont annulés dans la mesure où ils portent sur les mesures médicales sous forme de physiothérapie et d'ergothérapie, et la cause est renvoyée audit Office pour qu'il complète l'instruction au sens des considérants et rende une nouvelle décision.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge de l'intimée.
3. La cause est renvoyée au Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève pour nouvelle décision sur les frais et les dépens de la procédure antérieure.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 20 novembre 2009
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Meyer Moser-Szeless