Fatti:
A. Nell'ambito di un procedimento penale aperto in Italia, la Procura della Repubblica presso il Tribunale di X._ ha chiesto il rinvio a giudizio, tra gli altri, di B._, A._ e C._ per il reato di concorso in corruzione per un atto contrario ai doveri d'ufficio (art. 110 e 319 del Codice penale italiano). Secondo l'autorità italiana, B._, consulente della D._S.p.A., e A._, imprenditore portuale e socio di B._, avrebbero concluso un accordo corruttivo con C._, allora sindaco di X._, per garantirsi un'importante commessa di carbone. Dalla prima metà del 2002, D._S.p.A. era infatti proprietaria della centrale termoelettrica di X._, alimentata a carbone, mentre B._ era agente per l'Italia della società E._Ltd a Singapore, che acquistava, per conto della D._S.p.A., dalle miniere indonesiane una qualità di carbone a basso contenuto di zolfo (denominato "Adaro"). La centrale termoelettrica in esercizio dal 1964 sarebbe stata destinata alla chiusura per la carenza di dispositivi di protezione ambientale, ma C._, dietro compenso, si sarebbe adoperato per mantenerla in esercizio in virtù del suddetto accordo corruttivo, garantendo la sottoscrizione della convenzione che prevedeva l'utilizzazione da parte di D._S.p.A. del carbone "Adaro" per la parziale alimentazione della centrale.
Con sentenza del 17 febbraio 2006 del Giudice per le indagini preliminari presso il Tribunale di X._, emanata secondo il rito del patteggiamento, B._ è stato condannato a una pena di un anno e cinque mesi di reclusione. L'accusato ha inoltre versato un importo di EUR 330'000.--, di cui il giudice ha disposto la confisca.
Con sentenza del 30 gennaio 2009 della seconda sezione penale del Tribunale di X._, A._ è stato condannato, anche per altri fatti che qui non interessano, alla pena di cinque anni di reclusione. Contro questo giudizio, sia l'accusato sia il Pubblico ministero hanno interposto appello.
B. Con atto di accusa del 15 maggio 2009, il Ministero pubblico della Confederazione (MPC) ha messo in stato di accusa dinanzi al Tribunale penale federale (TPF) B._ e A._ per ripetuto riciclaggio di denaro aggravato giusta l'<ref-law>, in relazione ad atti, eseguiti essenzialmente su conti bancari in Svizzera, suscettibili di vanificare l'accertamento dell'origine, il ritrovamento o la confisca di valori patrimoniali derivanti dall'attività del commercio di carbone realizzata in base all'accordo corruttivo.
C. Con sentenza del 3 dicembre 2009, la Corte penale del TPF ha riconosciuto B._ colpevole di ripetuto riciclaggio di denaro, per avere operato o fatto operare tra il 12 marzo 2003 e il 20 ottobre 2003 trasferimenti di denaro dalla relazione bancaria yyy a favore della relazione bancaria zzz, entrambe presso la banca F._ di Lugano, per un valore complessivo di USD 265'576.05. L'accusato è stato condannato a una pena detentiva di un mese, sospesa condizionalmente per un periodo di prova di due anni, a valere quale pena complementare alla pena di un anno e cinque mesi di reclusione inflitta mediante la sentenza 17 febbraio 2006 del giudice italiano.
Nello stesso giudizio, A._ è stato riconosciuto colpevole del medesimo reato e di un ulteriore atto di riciclaggio di denaro, in relazione alla sostituzione del beneficiario del trust intestatario della citata relazione zzz, per un valore complessivo di USD 83'173.30. L'imputato è stato condannato alla pena di 210 aliquote giornaliere di fr. 410.-- ciascuna, per un totale di fr. 86'100.--, sospesa condizionalmente per un periodo di prova di due anni.
D. B._ impugna questa sentenza con un ricorso in materia penale al Tribunale federale chiedendo di annullarla e di essere prosciolto dall'accusa di riciclaggio di denaro. Il ricorrente fa valere l'accertamento arbitrario dei fatti e la violazione degli <ref-law>, 169 e 170 vPP, 305bis CP e 6 n. 3 CEDU.
E. La Corte penale del TPF comunica di non avere particolari osservazioni da presentare riferite specificatamente al ricorso in esame, mentre il MPC chiede di respingere il gravame nella misura della sua ammissibilità.

Diritto:
1. Presentato dall'accusato, che ha partecipato alla procedura dinanzi alla precedente istanza, le cui conclusioni sono state in parte disattese (art. 81 cpv. 1 lett. a e b n. 1 LTF), e diretto contro una decisione finale (<ref-law>), resa in materia penale (<ref-law>) dalla Corte penale del TPF (<ref-law>), il ricorso in materia penale, tempestivo (<ref-law>), è di massima ammissibile.
2. 2.1 Il ricorrente sostiene che la precedente istanza avrebbe violato il principio accusatorio, come pure gli art. 169 seg. vPP, 29 cpv. 2 Cost. e 6 n. 3 CEDU, poiché lo avrebbe condannato per una fattispecie non contemplata nell'atto di accusa. Rileva che nello stesso, il MPC aveva ravvisato il reato di riciclaggio nelle azioni volte a vanificare l'accertamento dell'origine, il ritrovamento o la confisca di una parte dell'utile derivante dal commercio del carbone, siccome generato da un contratto ottenuto grazie alla corruzione. Nel giudizio di condanna, il TPF gli ha invece rimproverato di avere riciclato una quota di denaro destinata direttamente al sindaco C._. Sostiene che il TPF avrebbe quindi trasformato l'oggetto del riciclaggio da provento indiretto per il corruttore a provento diretto per il corrotto. Questa fattispecie non gli sarebbe però mai stata prospettata prima. Né gli sarebbe stata concessa la possibilità di esprimersi al riguardo né di contestare in particolare l'accertamento secondo cui una parte delle somme trasferite dal conto yyy al conto zzz spettasse al sindaco C._.
2.2 Secondo l'art. 169 cpv. 1 vPP, la Corte non si pronuncia che sul fatto indicato nell'accusa. Il principio accusatorio, contemplato da questa norma (cfr. anche l'art. 170 vPP e l'attuale <ref-law>), è pure espressione del diritto di essere sentito, sancito dall'<ref-law>, e può inoltre essere dedotto dagli <ref-law> e 6 n. 3 CEDU, i quali non hanno portata distinta. Esso è concretizzato dall'atto d'accusa e assolve una doppia funzione: da un lato circoscrive l'oggetto del processo e del giudizio, dall'altro salvaguarda i diritti dell'imputato, consentendogli un'adeguata difesa (<ref-ruling> consid. 6.2; <ref-ruling> consid. 2a e rinvii). Il principio accusatorio implica che il prevenuto sappia con la necessaria precisione quali fatti gli sono rimproverati e a quali pene e misure rischia di essere condannato, affinché possa adeguatamente far valere le sue ragioni e preparare efficacemente la sua difesa (DTF <ref-ruling> consid. 2a pag. 21). Esso non impedisce all'autorità giudiziaria di scostarsi dai fatti o dalla qualificazione giuridica ritenuti nell'atto d'accusa, a condizione tuttavia che vengano rispettati i diritti della difesa (DTF <ref-ruling> consid. 2a e 2c). Il principio è violato quando il giudice si fonda su una fattispecie diversa da quella indicata nell'atto di accusa, senza che l'imputato abbia avuto la possibilità di esprimersi sull'atto di accusa adeguatamente e tempestivamente completato o modificato (<ref-ruling> consid. 3).
2.3 L'atto di accusa espone in modo generale il contesto della corruzione che avrebbe determinato la conclusione dei contratti riguardanti la fornitura di carbone, rilevando altresì che l'accordo corruttivo prevedeva tra l'altro la suddivisione in "quote predefinite", ma imprecisate, a favore di B._, di A._ e di C._ di parte dell'utile derivante dalla citata attività commerciale, da accreditare su un conto estero. L'atto di accusa rimprovera in sostanza al ricorrente e al correo A._ di avere commesso il reato di ripetuto riciclaggio aggravato, per avere riciclato nel complesso parte dell'utile derivante dal suddetto commercio di carbone sapendo o dovendo presumere essere provento di un crimine. Per quanto concerne poi l'atto concretamente ritenuto costitutivo di reato, secondo quanto esposto nell'atto di accusa si tratterebbe dei trasferimenti di denaro complessivi operati o fatti operare dagli accusati dalla relazione bancaria yyy a favore della relazione zzz tra il 12 marzo 2003 e il 20 ottobre 2003.
La fattispecie oggetto del giudizio di condanna ravvisa per contro il reato di riciclaggio esclusivamente e in modo distinto nel trasferimento del prezzo della corruzione del sindaco C._, stabilendo inoltre che il compenso di spettanza di quest'ultimo corrispondeva a un terzo degli importi confluiti sul conto yyy. In sostanza, il TPF ha determinato l'oggetto del riciclaggio, vale a dire i valori patrimoniali provento di reato, in una circostanza diversa rispetto a quella ritenuta nell'atto di accusa. Questa impostazione accusatoria si scosta da quella del MPC e modifica in misura significativa la fattispecie alla base dell'atto di accusa. Non risulta ch'essa sia stata prospettata all'accusato al processo o che sia stata specificatamente oggetto del dibattimento. Trattandosi di un aspetto rilevante, sul quale avrebbe potuto addurre ulteriori argomentazioni a sostegno della sua difesa, occorreva garantire al ricorrente la possibilità di esprimersi in proposito. Disattendendo queste esigenze, la precedente istanza ha quindi violato il principio accusatorio, sicché il giudizio di condanna nei confronti del ricorrente deve essere annullato.
3. Il ricorrente sostiene inoltre che la Corte penale del TPF avrebbe accertato in modo arbitrario che il provento destinato al corrotto C._ sarebbe di un terzo degli averi confluiti sul conto zzz. Adduce che l'accertamento, succintamente motivato, non sarebbe conforme a quanto stabilito nelle sentenze italiane, alle quali la stessa Corte penale avrebbe dichiarato di volersi attenere. Lamenta infine una violazione dell'<ref-law>. Poiché il giudizio impugnato deve essere annullato già per la violazione del principio accusatorio, queste censure, riferite essenzialmente alla fattispecie oggetto di condanna, non contemplata nell'atto di accusa, non devono essere qui esaminate.
4. Ne segue che il ricorso deve essere accolto. Nella misura in cui concerne la condanna di B._, la sentenza impugnata è annullata e la causa è rinviata alla precedente autorità per una nuova decisione. Non si prelevano spese giudiziarie (<ref-law>) e la Confederazione verserà al ricorrente un'indennità a titolo di ripetibili (<ref-law>).

Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Il ricorso è accolto. Nella misura in cui concerne la condanna di B._, la decisione impugnata è annullata e la causa è rinviata al Tribunale penale federale per una nuova decisione.
2. Non si prelevano spese giudiziarie.
3. La Confederazione verserà al ricorrente un'indennità di fr. 3'000.-- a titolo di ripetibili di questa sede.
4. Comunicazione al patrocinatore del ricorrente, al Ministero pubblico della Confederazione e alla Corte penale del Tribunale penale federale.