Sachverhalt:
A. Am 16. November 2008 um ca. 16.26 Uhr stellten zwei Polizeibeamte im Rahmen ihrer zivilen Patrouillentätigkeit auf der Autobahn A1 fest, dass X._ dem voranfahrenden Fahrzeug mit seinem Personenwagen in ungenügendem Abstand folgte.
B. Das Obergericht des Kantons Aargau verurteilte X._ am 2. Juni 2010 zweitinstanzlich wegen grober Verkehrsregelverletzung (durch ungenügenden Abstand beim Hintereinanderfahren auf der Autobahn) und Widerhandlung gegen das Bundesgesetz über den Strassenverkehr (durch Nichtmitführen des Führerausweises) zu einer bedingten Geldstrafe von 15 Tagessätzen zu Fr. 80.-- und einer Busse von Fr. 320.--.
C. Gegen dieses Urteil erhebt X._ Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das angefochtene Urteil sei aufzuheben und die Sache zur Neubeurteilung an das Obergericht zurückzuweisen. Eventualiter sei er vom Vorwurf der groben Verkehrsregelverletzung freizusprechen und wegen Nichtmitführens des Führerausweises zu einer Busse von Fr. 20.-- zu verurteilen. Die erst- und zweitinstanzlichen Verfahrens- und Anwaltskosten seien dem Kanton Aargau aufzuerlegen, unter Kosten- und Entschädigungsfolgen.

Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer bestreitet den Vorwurf der groben Verkehrsregelverletzung durch ungenügenden Abstand beim Hintereinanderfahren auf der Autobahn. Er macht geltend, die Vorinstanz verletze bei der Feststellung des Abstandes und der Geschwindigkeit das Willkürverbot nach <ref-law> sowie den Grundsatz in dubio pro reo als Beweiswürdigungsregel. Beide Grössen seien nicht gemessen worden, würden nur ungefähr angegeben und somit in willkürlicher Weise geschätzt.
1.2 Nach den vorinstanzlichen Erwägungen folgte der Beschwerdeführer einem anderen Personenwagen bei einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 100 km/h und einem Abstand von 15 Metern auf der Autobahn A1 bei Birrhard während 1300 Metern von km 90'100 bis km 88'800.
1.3 Gemäss <ref-law> ist gegenüber allen Strassenbenützern ausreichender Abstand zu wahren, namentlich beim Kreuzen und Überholen sowie beim Neben- und Hintereinanderfahren. Nach Art. 12 Abs. 1 VRV hat der Fahrzeugführer beim Hintereinanderfahren einen ausreichenden Abstand zu wahren, so dass er auch bei überraschendem Bremsen des voranfahrenden Fahrzeugs rechtzeitig halten kann. Was unter einem "ausreichenden Abstand" zu verstehen ist, hängt von den gesamten Umständen ab. Dazu gehören unter anderem die Strassen-, Verkehrs- und Sichtverhältnisse sowie die Beschaffenheit der beteiligten Fahrzeuge. Diese Verkehrsregel bezweckt, dass Fahrzeuglenker auch bei überraschendem Bremsen des voranfahrenden Fahrzeugs rechtzeitig halten können. Das überraschende Bremsen schliesst auch ein brüskes Bremsen mit ein. Letzteres ist, auch wenn ein Fahrzeug folgt, im Notfall gestattet (siehe Art. 12 Abs. 2 VRV). Die Rechtsprechung hat keine allgemeinen Grundsätze zur Frage entwickelt, bei welchem Abstand in jedem Fall, d.h. auch bei günstigen Verhältnissen, eine einfache Verkehrsregelverletzung gemäss <ref-law> oder eine grobe Verkehrsregelverletzung nach <ref-law> anzunehmen ist (<ref-ruling> E. 3 S. 134 f. mit Hinweisen). Der qualifizierte Tatbestand der groben Verletzung von Verkehrsregeln im Sinne von <ref-law> ist objektiv erfüllt, wenn der Täter eine wichtige Verkehrsvorschrift in objektiv schwerer Weise missachtet und die Verkehrssicherheit ernstlich gefährdet. Eine ernstliche Gefahr für die Sicherheit anderer ist nicht erst bei einer konkreten, sondern bereits bei einer erhöhten abstrakten Gefährdung gegeben (a.a.O. E. 3.2 S. 136 mit Hinweisen).
1.4 Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>; vgl. auch Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Offensichtlich unrichtig im Sinne von <ref-law> ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (<ref-ruling> E. 1.4.1 S. 39). Ebenfalls unter dem Gesichtspunkt der Willkür prüft das Bundesgericht, inwiefern das Sachgericht den Grundsatz "in dubio pro reo" als Beweiswürdigungsregel verletzt hat (<ref-ruling> E. 2a S. 40 f. mit Hinweisen).
1.4 Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>; vgl. auch Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Offensichtlich unrichtig im Sinne von <ref-law> ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (<ref-ruling> E. 1.4.1 S. 39). Ebenfalls unter dem Gesichtspunkt der Willkür prüft das Bundesgericht, inwiefern das Sachgericht den Grundsatz "in dubio pro reo" als Beweiswürdigungsregel verletzt hat (<ref-ruling> E. 2a S. 40 f. mit Hinweisen).
1.5 1.5.1 In Bezug auf den Abstand zum vorderen Fahrzeug macht der Beschwerdeführer im Einzelnen geltend, die Ermittlung der Distanz anhand des Schattenwurfes und der Strassenmarkierungen sei ungenau und deshalb unzulässig. Auf der Fotografie seien Schatten kaum erkennbar. Zudem handle es sich um eine Momentaufnahme, woraus nichts für die ganze Strecke von 1300 Metern abgeleitet werden könne. Aus dem Umstand, dass die Polizisten genügend Zeit zur Beobachtung hatten, dürfe nicht geschlossen werden, ihre Aussagen seien richtig. Menschliche Wahrnehmungen und Distanzschätzungen seien grundsätzlich unzuverlässig. Die Aussagen der Polizisten dürften nicht als einzige Grundlage für die Verurteilung dienen.
1.5.2 Der Beschwerdeführer vermag in Bezug auf den von der Vorinstanz ermittelten Abstand keine Willkür darzutun (vgl. zum Begriff der Willkür <ref-ruling> E. 1.3. S. 4 f. mit Hinweisen). Die Darstellung im Polizeirapport sowie die Schilderungen der Polizeibeamten als Zeugen beruhen auf ihren eigenen Beobachtungen vor Ort. Die Vorinstanz durfte davon ausgehen, dass die zur Überwachung des Verkehrsgeschehens auf der Autobahn eingesetzten Polizeibeamten, die dem Beschwerdeführer nach dessen eigenen Angaben in kurzem Abstand und über eine längere Strecke folgten, auf Grund ihrer Ausbildung und Berufserfahrung in der Lage waren, die Distanz zweier hintereinanderfahrender Fahrzeuge relativ zuverlässig einzuschätzen. Nicht entscheidend ist dabei die Dauer der Berufserfahrung der Polizeibeamten, da es zu ihrer täglichen Arbeit gehört, Distanzen einzuschätzen. Hinzu kommt, dass sich die Vorinstanz bei ihrer Beweiswürdigung nicht nur auf den Polizeirapport und die Aussagen der Polizeibeamten, sondern auch auf ein Foto abstützt. Darauf sind die Leitlinien und der Schattenwurf beider Fahrzeuge erkennbar. Aus der bekannten Länge (6 Meter) und dem Abstand zwischen den Leitlinien (9 Meter) und der anhand des Schattenwurfs erkennbaren Lage der Fahrzeuge zu den Leitlinien lässt sich die Distanz des Beschwerdeführers zu seinem Vordermann mit der erforderlichen Genauigkeit feststellen. Die Vorinstanz durfte gestützt auf die Angaben der beiden Polizeibeamten und der Fotografie willkürfrei und ohne Verletzung des Grundsatzes in dubio pro reo zum Ergebnis gelangen, der Abstand des Beschwerdeführers zum vorderen Fahrzeug habe während der gesamten Strecke von 1300 Metern maximal 15 Meter betragen. Nicht berücksichtigen musste sie die vom Beschwerdeführer eingereichte Dokumentation einer Fotoagentur (Vorakten act. 42 ff.), zumal die dort nachgestellte Situation nicht mit dem Vorfall auf der Autobahn vergleichbar ist. Insbesondere fehlen fixe Anhaltspunkte wie Schattenwurf oder Leitlinien (vgl. zur antizipierten Beweiswürdigung <ref-ruling> E. 4a S. 211 mit Hinweisen).
1.5.2 Der Beschwerdeführer vermag in Bezug auf den von der Vorinstanz ermittelten Abstand keine Willkür darzutun (vgl. zum Begriff der Willkür <ref-ruling> E. 1.3. S. 4 f. mit Hinweisen). Die Darstellung im Polizeirapport sowie die Schilderungen der Polizeibeamten als Zeugen beruhen auf ihren eigenen Beobachtungen vor Ort. Die Vorinstanz durfte davon ausgehen, dass die zur Überwachung des Verkehrsgeschehens auf der Autobahn eingesetzten Polizeibeamten, die dem Beschwerdeführer nach dessen eigenen Angaben in kurzem Abstand und über eine längere Strecke folgten, auf Grund ihrer Ausbildung und Berufserfahrung in der Lage waren, die Distanz zweier hintereinanderfahrender Fahrzeuge relativ zuverlässig einzuschätzen. Nicht entscheidend ist dabei die Dauer der Berufserfahrung der Polizeibeamten, da es zu ihrer täglichen Arbeit gehört, Distanzen einzuschätzen. Hinzu kommt, dass sich die Vorinstanz bei ihrer Beweiswürdigung nicht nur auf den Polizeirapport und die Aussagen der Polizeibeamten, sondern auch auf ein Foto abstützt. Darauf sind die Leitlinien und der Schattenwurf beider Fahrzeuge erkennbar. Aus der bekannten Länge (6 Meter) und dem Abstand zwischen den Leitlinien (9 Meter) und der anhand des Schattenwurfs erkennbaren Lage der Fahrzeuge zu den Leitlinien lässt sich die Distanz des Beschwerdeführers zu seinem Vordermann mit der erforderlichen Genauigkeit feststellen. Die Vorinstanz durfte gestützt auf die Angaben der beiden Polizeibeamten und der Fotografie willkürfrei und ohne Verletzung des Grundsatzes in dubio pro reo zum Ergebnis gelangen, der Abstand des Beschwerdeführers zum vorderen Fahrzeug habe während der gesamten Strecke von 1300 Metern maximal 15 Meter betragen. Nicht berücksichtigen musste sie die vom Beschwerdeführer eingereichte Dokumentation einer Fotoagentur (Vorakten act. 42 ff.), zumal die dort nachgestellte Situation nicht mit dem Vorfall auf der Autobahn vergleichbar ist. Insbesondere fehlen fixe Anhaltspunkte wie Schattenwurf oder Leitlinien (vgl. zur antizipierten Beweiswürdigung <ref-ruling> E. 4a S. 211 mit Hinweisen).
1.6 1.6.1 Der Beschwerdeführer macht weiter geltend, die Vorinstanz stelle die Geschwindigkeit willkürlich zu hoch fest. Sie verletze den Grundsatz "in dubio pro reo", die Bestimmungen der Verordnung des ASTRA vom 22. Mai 2008 zur Strassenverkehrskontrollverordnung (VSKV-ASTRA; SR 741.013.1) über die Geschwindigkeitsmessungen sowie die Weisungen des ASTRA über polizeiliche Geschwindigkeitskontrollen und Rotlichtüberwachung im Strassenverkehr vom 22. Mai 2008. Er habe den Sachverhalt seit der ersten Einvernahme vor Ort stets bestritten und im Schreiben vom 24. November 2008 an das Gerichtspräsidium Brugg erklärt, seine Geschwindigkeit habe maximal 40 km/h betragen. Der Polizeirapport verliere dadurch an Beweiskraft. Eine Geschwindigkeit in der Stosszeit von durchschnittlich 100 km/h könne er sich nicht vorstellen. Jedenfalls sei bei der Geschwindigkeitsschätzung ein Abzug von 15 km/h nach <ref-law>; SR 741.013.1 zu gewähren, da die Polizisten die Geschwindigkeit von ihrem eigenen Tachometer abgelesen und die Durchschnittsgeschwindigkeit für die 1300 Meter abgeschätzt hätten. Diese Schätzung sei ungenau. Zudem sei <ref-law> verletzt, wonach Nachfahrmessungen ohne kalibriertes Nachfahrsystem auf Fälle massiver Geschwindigkeitsüberschreitung zu beschränken seien. Die Messung verstosse auch gegen die Weisungen des ASTRA über polizeiliche Geschwindigkeitskontrollen vom 22. Mai 2008 (Beschwerde S. 6 bis 9).
1.6.2 Die Vorinstanz stellt zur Geschwindigkeit auf die Angaben im Polizeirapport, die Aussagen der Polizisten sowie die eigenen Aussagen des Beschwerdeführers ab (angefochtenes Urteil S. 7 f.). Der Polizeirapport beziffert die Geschwindigkeit auf 100 km/h, welche vom geeichten Tacho des Polizeifahrzeugs abgelesen wurde. Er wurde unmittelbar nach dem Vorfall anlässlich der polizeilichen Anhaltung erstellt und vom Beschwerdeführer unterzeichnet. Darin bestritt dieser die ihm vorgehaltene Geschwindigkeit grundsätzlich nicht. Er machte vielmehr geltend, er könne nicht mit Sicherheit sagen, ob er den notwendigen Abstand eingehalten habe. Vor einer Stellungnahme wolle er aber erst das von der Polizei aufgenommene Foto sehen (act. 15/2). Erst in seinem Schreiben vom 24. November 2008, d.h. rund eine Woche nach dem Vorfall, brachte er vor, er sei während der Fotoaufnahme zwischen 20 und 40 km/h gefahren (act. 19). Anlässlich der Hauptverhandlung vor Bezirksgericht Brugg am 27. Oktober 2009 ging er von einer Geschwindigkeit von 80 und 100 km/h aus (act. 075). Aufgrund des gesamten Beweisergebnisses, insbesondere auch des Zugeständnisses des Beschwerdeführers, durfte die Vorinstanz ohne Willkür davon ausgehen, die Geschwindigkeit habe über die gesamte Beobachtungsstrecke von 1300 Metern durchschnittlich 100 km/h betragen. Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers ist die Feststellung der Geschwindigkeit durch Ablesen vom Tacho bei der Nachfahrt zulässig. <ref-law> ist nicht anwendbar, weil es nicht darum geht, eine strafbare Geschwindigkeitsüberschreitung zu ermitteln, sondern den (un)genügenden Abstand. Keine Gesetzeskraft weisen die vom Beschwerdeführer zitierten Weisungen des ASTRA über polizeiliche Geschwindigkeitskontrollen vom 22. Mai 2008 auf, weshalb sich daraus nichts ableiten lässt.
1.6.3 Selbst wenn infolge der Ungenauigkeit der Geschwindigkeitsmessung nach <ref-law> ein Abzug von 15 km/h gewährt würde, wäre der angefochtene Entscheid im Ergebnis nicht willkürlich. Denn die Frage, ob eine grobe Verkehrsregelverletzung durch ungenügenden Abstand nach <ref-law> vorliegt, ist nicht an die fixe Grenze eines zeitlichen Abstandes von 0.6 Sekunden gebunden (<ref-ruling> E. 3.1 S. 135 f. mit Hinweisen). Der Beschwerdeführer folgte einem anderen Personenwagen bei einem Abstand von 15 Metern über eine Strecke von 1300 Metern auf dem Überholstreifen der Autobahn bei Dämmerung, Feierabendverkehr und entsprechend hohem Verkehrsaufkommen. Bei den im Tatzeitpunkt ungünstigen Strassen- und Sichtverhältnissen ist es nicht entscheidend, ob sein zeitlicher Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug in tatsächlicher Hinsicht 0.635 Sekunden (bei einer Geschwindigkeit von 85 km/h), 0.6 Sekunden (bei 90 km/h) oder 0.54 Sekunden (bei 100 km/h) betrug. Sein geringer Abstand brachte jedenfalls nach den zutreffenden vorinstanzlichen Erwägungen eine erhöhte abstrakte Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer mit sich. Damit ist auch nicht erheblich, dass die Vorinstanz keinen Geschwindigkeitsabzug zugunsten des Beschwerdeführers vorgenommen hat. Die Verurteilung nach <ref-law> ist bundesrechtskonform.
2. Die Beschwerde ist abzuweisen. Bei diesem Ausgang des Verfahrens wird der Beschwerdeführer kostenpflichtig (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Aargau, Strafgericht, 3. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 16. November 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Koch