Faits:
A. B._, né en 1946, travaillait comme chauffeur de bus pour X._. A ce titre, il était assuré contre le risque d'accidents auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA).
Le 30 septembre 2001, le prénommé a été victime d'une agression. Selon les déclarations qu'il a faites à la gendarmerie nationale de O._ le 2 octobre suivant, il avait fini son service en début de soirée et était en train de rouler avec son véhicule personnel en direction de C._ (F) pour rentrer chez lui, quand il a été pris à partie par le conducteur d'une Volkswagen à hauteur de la route de F._, qui lui a fait un geste de la main. La Volkswagen s'est rabattue devant lui et a freiné brusquement. B._ est resté derrière ce véhicule, qui a roulé lentement et empêché toute manoeuvre de dépassement, jusqu'à la bretelle de sortie d'autoroute de N._ (F). Là, il a été forcé de s'arrêter par la Volkswagen qui s'est mise en travers de la route et lui a bloqué le passage. Le conducteur de celle-ci et son passager se sont approchés. Lui-même est descendu de sa voiture. Les deux hommes, d'une trentaine d'années, l'ont insulté. Puis, le conducteur l'a pris par le col et l'a secoué, tandis que le passager lui tordait le bras gauche derrière le dos. Ensuite, ils l'ont relâché; avant de partir, un des deux hommes lui a asséné des violents coups de poing au côté droit du visage. B._ affirme être resté un moment étourdi et ne pas se souvenir comment il est parvenu à se rendre au commissariat de N._ pour signaler les faits. Son médecin traitant, le docteur D._ est venu l'examiner le lendemain matin à son domicile. D'après ses premières constatations médicales, l'intéressé présentait un oedème à l'hémi-face droite et souffrait de douleurs à l'épaule et à la tête, ainsi que d'un trouble visuel. La CNA a pris en charge le cas.
L'assuré a dû subir un traitement dentaire. Des radiographies de l'épaule ont montré une péri-arthrite scapulo-humérale calcifiante mais pas de lésion osseuse. Le docteur R._, ophtalmologue, a fait état d'un probable traumatisme crânien avec une importante dégradation de l'acuité et du champ visuels. Au vu de cette évolution et de l'apparition de troubles mnésiques, une IRM cérébrale a été réalisée le 10 octobre 2002, qui n'a révélé aucune anomalie au niveau des cavités orbitaires mais une nette atrophie cortico-sous-corticale bilatérale sus et sous-tentorielle. La CNA a alors requis une expertise auprès de l'Hôpital Y._. Dans leur rapport du 14/16 septembre 2004, les docteurs A._ et G._ ont confirmé l'existence d'une atteinte de l'acuité visuelle binoculaire à prédominance droite (avec des résultats variables selon les épreuves effectuées) ainsi qu'une aggravation des fonctions mnésiques et exécutives. Ces difficultés cognitives étaient à mettre en relation avec la réaction psychologique de l'assuré à l'accident. Un processus neuro-dégénératif n'était pas à exclure mais peu vraisemblable. Les diagnostics retenus étaient les suivants : troubles psychiques post-traumatiques; troubles visuels d'origine indéterminée; status post-capsulite rétractile post-traumatique. Mandaté pour une expertise neuro-ophtalmique, le docteur U._ de l'Hôpital Z._ a noté une acuité visuelle corrigée de 0,6 obtenue seulement après un lent fogging des deux yeux; les champs visuels étaient perturbés par "la présence d'une composante fonctionnelle non organique" (rapport du 30 septembre 2005). Dans leur appréciation finale du cas, les docteurs L._ et M._, respectivement médecin conseil ophtalmologiste et médecin d'arrondissement spécialiste en chirurgie de la CNA, ont estimé, pour le premier, que les problèmes visuels de l'assuré étaient probablement l'expression d'une problématique psychique (rapport du 18 novembre 2005) et pour le second, que le statu quo sine était atteint en ce qui concernait les troubles à l'épaule gauche (rapport du 30 mars 2006).
Par décision du 13 avril 2006, la CNA a mis un terme à ses prestations avec effet au 30 avril 2006, considérant que les troubles non organiques présentés par l'assuré n'étaient pas en relation de causalité adéquate avec l'accident du 30 septembre 2001. Saisi d'une opposition, l'assureur-accidents l'a écartée dans une nouvelle décision du 6 juin 2006.
B. L'assuré a recouru contre cette décision devant le Tribunal cantonal genevois des assurances sociales. Avec sa réponse, la CNA a versé deux nouvelles appréciations de sa division médicale (rapports des docteurs L._ et K._ des 19 juin et 12 septembre 2007).
Par jugement du 31 janvier 2008, le tribunal a rejeté le recours.
C. B._ interjette un recours en matière de droit public dans lequel il conclut, sous suite de frais et dépens, à l'annulation du jugement cantonal, à la reconnaissance d'un lien de causalité naturelle et adéquate entre son incapacité de travail et l'événement accidentel du 30 septembre 2001 et, par conséquent, à la condamnation de la CNA au paiement des indemnités journalières et à la prise en charge des frais en découlant.
La CNA conclut au rejet du recours. L'Office fédéral de la santé publique a renoncé à présenter une détermination.

Considérant en droit:
1. 1.1 Le litige porte sur le point de savoir si l'intimée était fondée, par sa décision sur opposition du 6 juin 2006, à supprimer le droit du recourant aux prestations de l'assurance-accidents à partir du 1er mai précédent.
1.2 Dans la procédure de recours concernant l'octroi ou le refus de prestations en espèces de l'assurance-accidents, le Tribunal fédéral n'est pas lié par l'état de fait constaté par la juridiction précédente (<ref-law>).
2. 2.1 Selon l'<ref-law>, les prestations d'assurance sont allouées en cas d'accident professionnel, d'accident non professionnel et de maladie professionnelle.
2.2 Le droit à des prestations découlant d'un accident assuré suppose d'abord, entre l'événement dommageable de caractère accidentel et l'atteinte à la santé, un lien de causalité naturelle. Cette exigence est remplie lorsqu'il y a lieu d'admettre que, sans cet événement accidentel, le dommage ne se serait pas produit du tout ou qu'il ne serait pas survenu de la même manière (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 181, 402 consid. 4.3.1 p. 406, 119 V 335 consid. 1 p. 337, 118 V 286 consid. 1b p. 289 et les références).
2.3 Le droit à des prestations de l'assurance-accidents suppose en outre l'existence d'un lien de causalité adéquate entre l'accident et l'atteinte à la santé. La causalité est adéquate si, d'après le cours ordinaire des choses et l'expérience de la vie, le fait considéré était propre à entraîner un effet du genre de celui qui s'est produit, la survenance de ce résultat paraissant de façon générale favorisée par une telle circonstance (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 181, 402 consid. 2.2 p. 405, 125 V 456 consid. 5a p. 461 et les références).
2.4 En tant que principe répondant à la nécessité de fixer une limite raisonnable à la responsabilité de l'assureur-accidents social, la causalité adéquate n'a pratiquement aucune incidence en présence d'une atteinte à la santé physique en relation de causalité naturelle avec l'accident, du moment que dans ce cas l'assureur répond aussi des atteintes qui ne se produisent habituellement pas selon l'expérience médicale (<ref-ruling> consid. 5b/bb p. 103 et les références).
Il en va, en revanche, autrement lorsque des symptômes, bien qu'apparaissant en relation de causalité naturelle avec un événement accidentel, ne sont pas objectivables du point de vue organique. Dans ce cas, il y a lieu d'examiner le caractère adéquat du lien de causalité en se fondant sur le déroulement de l'événement accidentel, compte tenu, selon les circonstances, de certains critères en relation avec cet événement (<ref-ruling> consid. 6 p. 366 ss et 369 consid. 4 p. 382 ss, 115 V 133 consid. 6 p. 138 ss et 403 consid. 5 p. 407 ss). En présence de troubles psychiques apparus après un accident, on examine les critères de la causalité adéquate en excluant les aspects psychiques (<ref-ruling> consid. 6c/aa p. 140 et 403 consid. 5c/aa p. 409), tandis qu'en présence d'un traumatisme de type «coup du lapin» à la colonne cervicale (<ref-ruling> consid. 6a p. 367), d'un traumatisme analogue à la colonne cervicale (SVR 1995 UV n° 23 p. 67 consid. 2) ou d'un traumatisme cranio-cérébral (<ref-ruling> consid. 4b p. 383), on peut renoncer à distinguer les éléments physiques des éléments psychiques (sur l'ensemble de la question, cf. <ref-ruling> consid. 5b/bb p. 103 et SVR 2007 UV n° 8 p. 27, consid. 2 ss, U 277/04, et les références).
3. A l'instar de la CNA, les premiers juges ont retenu qu'à la date de la décision litigieuse, B._ ne présentait plus aucun trouble somatique en relation avec l'événement accidentel assuré. En particulier, l'instruction médicale n'avait pas permis de mettre en évidence de lésion organique à l'origine de ses troubles visuels, ceux-ci devant être mis sur le compte d'un traumatisme psychique. Ensuite, laissant ouverte la question du lien de causalité naturelle de ce traumatisme, ils ont jugé qu'il n'y avait de toute façon pas de lien de causalité adéquate. En effet, aucun des critères déterminants consacrés par la jurisprudence en matière de troubles psychiques consécutifs à un accident de gravité moyenne - telle que l'agression commise sur l'assuré - ne se trouvait réuni. En particulier, même si cette agression s'était révélée assez brutale, elle n'avait pas revêtu une intensité particulière en ce sens que l'assuré aurait pu craindre pour sa vie. Il n'en était pas non plus résulté des lésions physiques graves.
Le recourant s'oppose à cette manière de voir.
4. 4.1 Les médecins s'accordent à dire que l'agression dont B._ a été victime a probablement occasionné un traumatisme crânien et une contusion oculaire. Dans les jours qui ont suivi cet événement, le prénommé a constaté une diminution progressive de sa fonction visuelle (vision trouble permanente de près comme de loin), ce qui constitue aujourd'hui son atteinte principale à la santé. Secondairement, il se plaint de céphalées, de troubles de la mémoire, de troubles de l'équilibre, d'acouphènes et de vertiges. D'un point de vue strictement ophtalmologique, le docteur U._, qui l'a examiné à la demande de la CNA, n'a trouvé aucune cause due à la maladie ou à une lésion traumatique pouvant expliquer cette situation, et n'a retenu en conséquence aucun diagnostic précis. Il a fait état d'une certaine discordance dans les résultats selon les tests effectués et exprimé l'opinion que le trouble visuel n'avait pas un caractère définitif (rapport d'expertise du 30 septembre 2005). Ces constatations ont amené le médecin ophtalmologiste de la CNA, le docteur L._, à conclure que l'état des yeux de l'assuré était sans doute normal, hormis une hypermétropie sans lien avec l'accident et une presbytie due à l'âge (appréciation du 18 novembre 2005). Dans un second temps, ce médecin a néanmoins soulevé la question de savoir si une contusion cérébrale était éventuellement de nature à entraîner un atrophie du cortex comme celle découverte chez l'assuré en 2002 auquel cas la causalité devrait être réexaminée (appréciation du 19 juin 2007). La CNA a invité le docteur K._, neurologue et psychiatre de sa division de médecine, à se prononcer sur ce point. Dans son rapport du 12 septembre 2007, on apprend que l'assuré a été soumis, dans le cadre d'une demande de prestations de l'assurance-invalidité, à une expertise pluridisciplinaire au Centre W._ qui comprenait un volet rhumatologique, ophtalmologique, neurologique, neuropsychologique et psychiatrique. Cette expertise ne figure pas au dossier. Selon le résumé que le docteur K._ en a fait, l'examen neurologique réalisé par le professeur S._ de l'Hôpital Y._ aurait conduit cet expert à poser le diagnostic d'un trouble organique perturbant l'attention visuelle de l'assuré et à considérer les modifications cérébrales révélées par l'examen IRM comme des séquelles de l'accident. Le médecin de la CNA a cependant rejeté cette hypothèse au motif notamment que l'assuré n'aurait subi qu'un traumatisme crânien mineur de catégorie 2 dont les conséquences s'estompent en règle générale après quelques semaines.
4.2 Les considérations médicales qui précèdent montrent que contrairement à ce que retiennent l'intimée et l'autorité cantonale, il subsiste de nombreuses zones d'ombre quant aux causes et à l'étendue de la perte fonctionnelle des yeux dont souffre l'assuré. En l'état, il n'est pas possible d'admettre ou d'exclure au degré de la vraisemblance prépondérante que l'agression ait entraîné une atteinte physique dont les effets ont conduit à une altération de la vue. On ne saurait s'en tenir à l'avis exprimé par le docteur K._ de la CNA à cet égard sans connaître les éléments déterminants qui ont amené son confrère spécialiste, le professeur S._, à prendre des conclusions opposées. L'expertise de l'Hôpital Y._ faite en 2004 ne suffit pas non plus à lever cette incertitude puisqu'elle ne se prononce pas clairement sur l'atrophie cérébrale. La même retenue s'impose en ce qui concerne la conclusion d'une origine psychique du trouble visuel de l'assuré laquelle a été posée par défaut, en l'absence d'un diagnostic somatique, et sans examen personnel de l'intéressé par un psychiatre. Or, une telle évolution - au caractère pour le moins inhabituel - devrait être étayée par une explication médicale circonstanciée sur les mécanismes psychiques susceptibles de mener une personne, dont il est établi qu'elle ne présentait pas de problèmes de vue particuliers avant un accident, à développer après coup et sans substrat physique évident un état comparable à celui d'une perte de la fonction visuelle. En définitive, il faut constater que les divers examens spécialisés ordonnés séparément par l'intimée ont laissé des questions médicales ouvertes - en particulier l'existence éventuelle, au moment de la suppression du droit aux prestations d'assurance, d'un déficit fonctionnel organique (en relation ou non avec le traumatisme crânien) et/ou d'une affection psychiatrique susceptible(s) d'expliquer les symptômes de l'assuré, ainsi que l'origine de ces affections - auxquelles il n'appartient pas au juge de répondre à la place du médecin et qui doivent être élucidées pour permettre l'examen du rapport de causalité (voir consid. 2 supra). Vu la complexité du cas, une approche pluridisciplinaire intégrant une discussion de synthèse entre les divers experts consultés qui auront accès à l'ensemble du dossier médical de l'assuré (y compris de l'assurance-invalidité) s'avère donc nécessaire.
Par conséquent, la cause sera renvoyée à la juridiction cantonale pour qu'elle complète l'instruction au sens des considérants et rende un nouveau jugement. Dans cette mesure, le recours est bien fondé.
5. Dès lors que le recourant obtient gain de cause, les frais et les dépens de la présente instance seront mis à la charge de l'intimée (art. 66 al. 1 et 68 al. 1 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis et le jugement du 31 janvier 2008 du Tribunal cantonal genevois des assurances sociales est annulé, la cause lui étant renvoyée pour complément d'instruction au sens des considérants et pour nouveau jugement.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 750 fr., sont mis à la charge de l'intimée.
3. L'intimée versera au recourant la somme de 2'850 fr. (y compris la taxe à la valeur ajoutée) à titre de dépens pour la procédure fédérale.
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 de la santé publique.
Lucerne, le 16 février 2009
Au nom de la Ire Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
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