Sachverhalt:
A. Y._ und X._ sind die Eltern der am 27. Oktober 2007 in A._ geborenen Zwillinge B._ und C._.
Der Vater wurde ab Februar 2007 in D._ nach Aufwand besteuert, da er eine Wohnung an der E._strasse xxx gemietet und "steuerrechtlichen Wohnsitz" in der Schweiz genommen hatte.
Unbestrittenermassen lebten die Parteien bis Mitte 2008 gemeinsam mit den Kindern in F._. Ab dieser Zeit macht die Mutter eine beginnende Verlagerung des gewöhnlichen Aufenthaltes nach D._ geltend, während der Vater vorbringt, der Lebensmittelpunkt der Familie sei weiterhin ununterbrochen in F._ gewesen.
Am 11. März 2010 reiste die Mutter mit den beiden Kindern unter Mitnahme praktisch aller Gegenstände nach D._. Sie möchte fortan ausschliesslich in der Schweiz leben.
B. Am 21. Mai 2010 verlangte der Vater beim Obergericht des Kantons Zürich gestützt auf das Haager Übereinkommen über die zivilrechtlichen Aspekte internationaler Kindesentführungen (HKÜ, SR 0.211.230.02), der Mutter sei unter Androhung der Ungehorsamsstrafe von <ref-law> zu befehlen, die beiden Kinder innert 20 Tagen an ihren Wohnort in Spanien zurückzuführen.
Am 14. Juni 2010 führte das Obergericht eine Verhandlung durch, bei der auch eine mögliche Mediation debattiert wurde; die Mutter sprach sich dafür, der Vater dagegen aus.
Mit Beschluss vom 13. Juli 2010 befahl das Obergericht der Mutter, die beiden Kinder innert 20 Tagen ab Zustellung des Beschlusses nach Spanien zurückzuführen oder zurückführen zu lassen, unter Androhung der Zwangsvollstreckung und Ungehorsamsstrafe im Widerhandlungsfall.
C. Gegen diesen Beschluss hat die Mutter am 26. Juli 2010 eine Beschwerde in Zivilsachen erhoben mit den Begehren um dessen Aufhebung und um Abweisung des Rückführungsgesuchs, eventualiter um Rückweisung an das Obergericht zur Durchführung eines Mediationsverfahrens und zur Neubeurteilung. Mit Verfügung vom 27. Juli 2010 wurde superprovisorisch die aufschiebende Wirkung erteilt. In seiner Vernehmlassung vom 6. August 2010 schliesst der Vater auf Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei.

Erwägungen:
1. Bei Rückführungsentscheiden nach dem HKÜ geht es um die Regelung der Rechtshilfe zwischen den Vertragsstaaten (<ref-ruling> E. 2b S. 224), die in unmittelbarem Zusammenhang mit der Respektierung und Durchsetzung ausländischen Zivilrechts steht (Art. 72 Abs. 2 lit. b Ziff. 1 BGG; <ref-ruling>). Angefochten ist ein kantonal letztinstanzlicher Endentscheid (Art. 75 Abs. 1 sowie Art. 90 BGG) und die Beschwerdefrist von zehn Tagen ist eingehalten (<ref-law>). Auf die Beschwerde in Zivilsachen ist somit einzutreten.
In sachlicher Hinsicht kann mit ihr insbesondere eine Verletzung des HKÜ geltend gemacht werden, dessen Anwendung vom Bundesgericht frei geprüft wird (Art. 95 lit. b i.V.m. <ref-law>), soweit Verletzungen konkret behauptet worden sind (<ref-law>).
Hingegen ist das Bundesgericht an den festgestellten Sachverhalt grundsätzlich gebunden (<ref-law>). Diesbezüglich kann einzig vorgebracht werden, er sei offensichtlich unrichtig festgestellt worden (<ref-law>), wobei "offensichtlich unrichtig" mit "willkürlich" gleichzusetzen ist (Botschaft, BBl 2001 IV 4338; <ref-ruling> E. 1.2.2 S. 252; <ref-ruling> E. 7.1 S. 398), oder er beruhe auf einer anderen Rechtsverletzung im Sinn von <ref-law> (z.B. <ref-law> oder <ref-law>). Ausserdem muss in der Beschwerde aufgezeigt werden, inwiefern die Behebung der vorerwähnten Mängel für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>; <ref-ruling> E. 2.2.2 S. 22). Für all diese Elemente gilt das strenge Rügeprinzip (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.4.2 S. 255). Das bedeutet, dass das Bundesgericht nur klar und detailliert erhobene und soweit möglich belegte Rügen prüft, während es auf ungenügend begründete Rügen und rein appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid nicht eintritt. Wird die Verletzung des Willkürverbots gerügt, reicht es sodann nicht aus, die Lage aus Sicht des Beschwerdeführers darzulegen und den davon abweichenden angefochtenen Entscheid als willkürlich zu bezeichnen; vielmehr ist im Einzelnen darzulegen, inwiefern das kantonale Gericht willkürlich entschieden haben soll und der angefochtene Entscheid deshalb an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (<ref-ruling> E. 2.2 S. 246).
Mit der Beschwerde in Zivilsachen dürfen überdies keine neuen Tatsachen und Beweismittel vorgebracht werden, es sei denn, erst der Entscheid der Vorinstanz habe dazu Anlass gegeben (<ref-law>). In der Beschwerde ist darzutun, inwiefern die Voraussetzung für eine nachträgliche Einreichung von Beweismitteln erfüllt sein soll (BGE <ref-ruling> E. 3 S. 395). Diesen Anforderungen wird die Beschwerde, soweit neue Beweismittel vorgelegt werden, nicht gerecht.
2. Unbestrittenermassen steht dem Vater ein (geteiltes) Sorgerecht über die beiden Kinder im Sinn von Art. 3 lit. a HKÜ zu. Nicht mehr umstritten ist sodann, dass er dieses Recht im Zeitpunkt des Verbringes tatsächlich ausgeübt hat und damit auch die Voraussetzung von Art. 3 lit. b HKÜ erfüllt ist. Sodann wurde seitens der Mutter nie vorgebracht, dass die Rückführung eine Gefahr für die Kinder im Sinn von Art. 13 Abs. 1 lit. b HKÜ darstelle.
In formeller Hinsicht macht die Mutter jedoch geltend, dass das Obergericht zwingend ein Mediationsverfahren hätte durchführen müssen (dazu E. 3). In materieller Hinsicht behauptet sie, dass einerseits die Kinder nicht im Sinn von Art. 3 lit. a HKÜ aus Spanien verbracht worden seien, weil ihr gewöhnlicher Aufenthalt sich längst in die Schweiz verlagert habe (dazu E. 4), und dass andererseits der Vater dem Aufenthaltswechsel der Kinder zugestimmt habe, womit der Ausschlussgrund von Art. 13 Abs. 1 lit. a HKÜ vorliege (dazu E. 5).
3. Die Mutter macht geltend, das Obergericht habe in Verletzung von Art. 8 des Bundesgesetzes über internationale Kindesentführung und die Haager Übereinkommen zum Schutz von Kindern und Erwachsenen (BG-KKE, SR 211.222.32) kein Vermittlungsverfahren und insbesondere keine Mediation durchgeführt. Wenigstens der Versuch müsse unternommen werden.
Das Obergericht hat am 14. Juni 2010 eine Verhandlung durchgeführt. Auch wenn nicht so deklariert, kann diese ohne weiteres als Vermittlungsverhandlung im Sinn von <ref-law> gelten. An dieser Verhandlung wurde unter anderem auch die Mediationsfrage diskutiert. Angesichts der ablehnenden Haltung des Vaters - die als solche nicht kritisiert werden kann, da ja das HKÜ gerade die Möglichkeit gibt, die gerichtliche Rückführung zu verlangen - hat das Obergericht zu Recht befunden, dass eine Mediation keinen Sinn machen, sondern nur Zeitverlust bedeuten würde: Das Bundesgericht hat in einem analogen Fall (verweigernde Haltung des einen Elternteils) die Anordnung einer Mediation abgelehnt mit der Begründung, diese habe definitionsgemäss ein lösungsorientiertes Mitwirken der Parteien zum Gegenstand und mache deshalb nur dann Sinn, wenn beidseits wenigstens eine minimale Bereitschaft zur Konfliktbewältigung vorhanden sei (Urteil 5A_154/2010 vom 29. April 2010 E. 3).
Eine Verletzung von <ref-law> ist nach dem Gesagten nicht ersichtlich.
4. Mit Bezug auf den gewöhnlichen Aufenthalt der Kinder im Zeitpunkt des Verbringens hat das Obergericht folgende Sachverhaltsfeststellungen getroffen: Es sei durch den Vater mittels elektronischer Flugtickets, Mietwagenreservierungsbestätigungen und Abrechnungen über Belastungen bei Finanzdienstleistern der Parteien hinreichend belegt, dass die beiden Kinder seit ihrer Geburt lediglich an 66 Tagen und die Mutter an 82 Tagen in der Schweiz geweilt hätten. Im letzten halben Jahr vor dem 11. März 2010 (Datum des Verbringens in die Schweiz) seien die Kinder an 21 Tagen in D._ gewesen. Die Mutter habe bestätigt, dass diese Aufenthaltsdauer stimmen könne. Der Vater sei bei diesen Aufenthalten teilweise auch in D._ gewesen. Die Kinder seien in Spanien geboren worden und hätten zuletzt die Escuela Infantil Garabatos in F._ besucht. Sie hätten ihr bisheriges Leben in F._ verbracht und es widerspreche der Lebenswirklichkeit, wenn die Mutter behaupte, der Lebensmittelpunkt der Kinder befinde sich nicht am Ort des Kindergartens, sondern in D._; für eine zunehmende Verlagerung des Aufenthaltes (über Ferienbesuche hinaus) gebe es keine objektiven Anhaltspunkte. Es sei vom Vater dargetan, dass die Miete der Liegenschaft in D._ und die "Wohnsitznahme" aus steuerrechtlichen Gesichtspunkten erfolgt sei; gewöhnlicher Aufenthalt sei dort nicht begründet worden. Die Aufforderung des Vaters an die Mutter mit E-Mail vom 30. März 2010, im Kanton Schwyz, Zug oder Tessin nach einer neuen Liegenschaft Ausschau zu halten, korrespondiere denn auch mit dem Umstand, dass im Kanton Zürich die Pauschalbesteuerung mit Volksentscheid vom Februar 2009 abgeschafft worden sei. In der Gemeinde D._ seien einzig die Schriften hinterlegt gewesen. Aus schriftlichen Bestätigungen des Sicherheitsdienstes der Siedlung G._ gehe hervor, dass sich der Vater mit den Kindern in dieser Siedlung aufgehalten habe. Ferner hätten die Kinder in Spanien, nicht aber in der Schweiz einen Kinderarzt. Aufgrund all dieser Elemente sei davon auszugehen, dass die Kinder im Zeitpunkt des Verbringens ihren gewöhnlichen Aufenthalt in Spanien gehabt hätten.
Nach dem in E. 1 Gesagten sind die vorstehenden Sachverhaltsfeststellungen für das Bundesgericht grundsätzlich verbindlich. Sie können einzig auf behauptete und substanziiert begründete Verfassungsverletzungen hin überprüft werden. Die Mutter macht indes keine Verfassungsverletzung geltend; insbesondere ruft sie keine Verletzung des Willkürverbotes an. Mit ihren Hinweisen (Mietwohnung in D._; Wohnsitzbestätigung der Gemeinde; damalige Anmeldung bei der AHV; Bankverbindung in H._; Firma in der Schweiz; sukzessive Verlagerung des Aufenthaltes) würde sie aber auch vom Inhalt her keine willkürliche Sachverhaltsfeststellung dartun, weil diese ohne Auseinandersetzung mit den betreffenden Erwägungen des Obergerichtes in rein appellatorischer Weise vorgetragen werden, was zur Begründung von Willkürrügen ungenügend ist. Ihre weiteren Ausführungen (der Vater habe direkt in der Schweiz ein Rückführungsbegehren gestellt statt sich an die spanische Zentralbehörde zu wenden; sie habe inzwischen in I._ die Scheidungsklage eingereicht; die Kinder seien seit Juli 2010 in der Schweiz krankenversichert) haben mit der Aufenthaltsfrage im Zeitpunkt des Verbringens von vornherein nichts zu tun.
Mangels tauglicher Rügen hat es beim vorstehend wiedergegebenen Sachverhalt zu bleiben. Davon ausgehend ist das Obergericht zutreffend zum rechtlichen Schluss gelangt, dass die Kinder am 11. März 2010 ihren gewöhnlichen Aufenthalt in F._ bzw. Spanien gehabt haben und damit die Rückführungsvoraussetzungen gemäss Art. 3 lit. a HKÜ gegeben sind.
5. Mit Bezug auf die behauptete Zustimmung zum Verbringen der Kinder in die Schweiz hat das Obergericht folgende Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung getroffen: Die Mutter mache zwei Zustimmungserklärungen seitens des Vaters geltend, die aber bereits nach ihren eigenen Aussagen nicht als nachgewiesen gelten könnten. Zum einen habe sie ihm im Herbst 2009 anlässlich eines Abendessens in Spanien gesagt, dass sie mit ihm und den Kindern nach D._ wolle. Er habe nichts dagegen gehabt, sondern positiv reagiert und erwidert, man könne es sich überlegen. Zum andern habe er sie am 7. März 2010 anlässlich eines Streites weggeschubst und gesagt, er wolle sie nie mehr sehen. Sie habe dann erwidert, dass sie wegreisen werde, wie es geplant sei; er habe entgegnet, sie solle es doch machen. Danach habe er sich bei ihr entschuldigen wollen, was sie abgelehnt habe, da die Worte schon gefallen seien.
Das Obergericht hat weiter befunden, nichts ableiten könne die Mutter auch aus der Behauptung, bei ihrer Ausreise in die Schweiz am 11. März 2010 sei alles offen über die Kreditkarte gebucht worden; selbst bei allfälliger Kenntnis der Buchung hätte der Vater jedenfalls nicht wissen können, dass es sich um eine definitive Ausreise und nicht nur um einen Ferienaufenthalt handle. Kein Nachweis einer Zustimmung ergebe sich schliesslich aus dem Schreiben ihres Bruders, worin dieser festgehalten habe, dass dem Vater die Situation der Mutter bekannt gewesen sei, weshalb unerklärlich bleibe, dass ihm die absurde Idee gekommen sei, sie könnte die Kinder gegen seien Willen nach H._ mitnehmen.
Angelpunkt der kantonalen Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung sind die beiden angeblichen Zustimmungserklärungen beim Nachtessen im Herbst 2009 und anlässlich des Streites am 7. März 2010. Das Obergericht hat die beiden väterlichen Äusserungen dahingehend gewürdigt, dass der Vater keinen auf Zustimmung zu einem dauerhaften Aufenthaltswechsel der Kinder gerichteten Willen gehabt habe. Mit Bezug auf diese Sachverhaltsfeststellung zeigt die Mutter nicht auf, welche Verfassungsnormen und inwiefern diese verletzt sein sollen. Mit Bezug auf das Schreiben des Bruders verwendet die Mutter zwar das Wort "willkürlich"; die blosse Behauptung, das Schreiben sei ein klares Indiz für eine Zustimmung des Vaters, ist aber appellatorisch. Sodann erscheint die Wendung "Verletzung des Gehörsanspruchs" im Zusammenhang mit der Erklärung der Eheleute K._, wonach die Mutter seit längerem die Wohnung in der Schweiz für einen Umzug vorbereitet habe, der Erklärung von Frau L._ vom 10. Juni 2010, wonach der als dauerhaft gedachte Wohnort niemals in Spanien gewesen sei, der Erklärung von M._ vom 9. Juni 2010, wonach beide Parteien im Mai 2009 ihre Begeisterung für die Stadt H._ und den Willen kundgetan hätten, den Lebensmittelpunkt von D._ nach H._ zu verlegen, der Erläuterung von Frau N._, wonach sich die Mutter und die Kinder seit 2009 zunehmend in D._ integriert hätten, der Erklärung von Frau O._ vom 1. Juni 2010, wonach diese mit der Mutter und den Kindern, die regelmässig in D._ seien, ein warmes Nachbarschaftsverhältnis habe, sowie im Zusammenhang mit dem Beweisantrag auf Einvernahme der Grossmutter der Kinder. Mit Bezug auf all diese Erklärungen und den Beweisantrag ist aber nicht ersichtlich, was diese mit dem Nachweis einer konkreten und unmissverständlichen Zustimmungserklärung des Vaters zu tun haben sollen. Selbst wenn man über die ungenügende Substanziierung der angeblichen Gehörsverletzung hinwegsähe, würde es ihr jedenfalls an Relevanz für den Ausgang des Verfahrens fehlen (vgl. E. 1). Eine neue, da nicht kantonal festgestellt, und im übrigen unbelegte Parteibehauptung ist sodann das Vorbringen, anlässlich der Besprechung der Parteien zwischen dem 22. und 26. März 2010 sei vereinbart worden, dass die Mutter mit den Kindern in der Schweiz verbleiben solle. Von vornherein keine konkrete und unmissverständliche Zustimmung zu belegen vermag schliesslich der vage Hinweis, das Haus in F._ sei zum Verkauf ausgeschrieben gewesen, um Liquidität für das Geschäft zu schaffen.
Mangels substanziierter Verfassungsrügen hat es bei der vorstehend dargelegten Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung des Obergerichtes zu bleiben. Davon ausgehend ist dieses zum zutreffenden rechtlichen Schluss gelangt, dass der Verweigerungsgrund von Art. 13 Abs. 1 lit. a HKÜ nicht nachgewiesen sei: An das Beweismass sind hohe Anforderungen zu stellen; nur eine klar und unmissverständlich zum Ausdruck gebrachte, sich auf eine dauerhafte Aufenthaltsänderung gerichtete Willensäusserung kann als Zustimmung zum Verbringen der Kinder im Sinn von Art. 13 Abs. 1 lit. a HKÜ aufgefasst werden (Urteil 5P.199/2006 vom 13. Juli 2007 E. 4.3, mit Hinweisen auf die Literatur). Keine Zustimmung kann aus Äusserungen abgeleitet werden, welche im Zustand emotionaler Betroffenheit geäussert worden sind (Zürcher, Kindesentführung und Kindesrechte, Diss. Zürich 2005, S. 89). Dies trifft namentlich auf die vom Vater bestrittene, jedenfalls aber im Zorn hingeworfene und sogleich bereute Aussage zu, er wolle sie nie mehr sehen; ein solcher Ausspruch kann nicht als Zustimmung zu einer dauerhaften Aufenthaltsverlegung der Kinder gewertet werden. Ebenso wenig lässt sich die Aussage vom Herbst 2009, man könne sich einen Umzug in die Schweiz überlegen, als ausdrückliche Zustimmung interpretieren, zumal sie ein halbes Jahr früher erfolgte und offensichtlich auf dem Gedanken beruhte, dass es um einen gemeinsamen Umzug der Gesamtfamilie gehen würde.
Nach allgemeinem Grundsatz hat der Beweispflichtige die Folgen der Beweislosigkeit zu tragen (<ref-law>). Für das Vorliegen einer Zustimmung ist nach Art. 13 Abs. 1 lit. a HKÜ die Person, Behörde oder sonstige Stelle beweispflichtig, die sich der Rückführung widersetzt. Dies ist vorliegend die Mutter.
6. Zusammenfassend ergibt sich, dass die Beschwerde abzuweisen ist, soweit auf sie eingetreten werden kann. Mit dem Entscheid in der Sache wird derjenige über die aufschiebende Wirkung gegenstandslos. Weil diese jedoch bereits superprovisorisch erteilt worden war, ist die Frist von 20 Tagen zur freiwilligen Rückführung gemäss Ziff. 1 des angefochtenen Beschlusses neu anzusetzen. Sie läuft ab Zustellung des vorliegenden Urteils.
In Rückführungsverfahren wird keine Gerichtsgebühr erhoben (Art. 26 Abs. 2 HKÜ). Allerdings können dem unterliegenden und die Rückführung verweigernden Elternteil die Kosten der anwaltlichen Vertretung des gesuchstellenden Teils auferlegt werden (Art. 26 Abs. 4 HKÜ), was hiermit entsprechend dem Verfahrensausgang erfolgt (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde in Zivilsachen wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
Die in Ziff. 1 des angefochtenen Beschlusses festgesetzte Frist von 20 Tagen beginnt ab Zustellung des vorliegenden Urteils zu laufen.
2. Mit dem Entscheid in der Sache wird das Gesuch um aufschiebende Wirkung gegenstandslos.
3. Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
4. Die Beschwerdeführerin hat den Beschwerdegegner für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 2'000.-- zu entschädigen.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Zivilkammer, dem Bundesamt für Justiz, Dienste für internationale Kindesentführungen, und dem Amt für Jugend und Berufsberatung des Kantons Zürich schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 10. August 2010
Im Namen der II. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Der Gerichtsschreiber:
Escher Möckli