Faits:
A. A._, né en 1962, et dame A._, née en 1962, se sont mariés le 20 janvier 2001. De cette union sont issus deux enfants, B._, né le 19 décembre 2001, et C._, né le 9 mars 2003.
Les époux vivent séparés depuis la mi-janvier 2008. Dame A._ et les enfants sont demeurés dans la villa familiale, alors que A._ s'est installé avec sa compagne.
B. La vie séparée des époux a été régie par des mesures protectrices de l'union conjugale, prononcées le 18 février 2009 par le Tribunal de première instance de Genève. Celles-ci ont été modifiées par arrêt du 12 février 2010 rendu sur appel par la Cour de justice du canton de Genève. A._ a alors été condamné à verser à son épouse, d'avance et par mois, allocations familiales non comprises, la somme de 6'400 fr. à titre de contribution à l'entretien de la famille dès le 1er mars 2008. La garde des enfants a été attribuée à la mère, un droit de visite étant réservé au père à exercer, sauf accord contraire, un jour par semaine, du mardi 18h00 au mercredi 18h00, un week-end sur deux, du vendredi 18h00 au dimanche 18h00, ainsi que durant la moitié des vacances scolaires.
C. C.a Le 5 mars 2010, la compagne de A._ a donné naissance à des jumeaux, dont ce dernier a reconnu être le père.
C.b Le 21 avril 2010, A._ a déposé une demande unilatérale en divorce et une demande de mesures provisionnelles. Par prononcé de mesures provisionnelles du 12 mai 2011, le Tribunal de première instance de Genève l'a entièrement débouté.
C.c Par acte du 30 mai 2011, A._ a formé appel contre cette décision devant la Cour de justice du canton de Genève. Il a conclu au versement, à titre de contribution d'entretien, pour la période d'avril au 14 décembre 2010, de la somme de 2'000 fr. par mois en faveur de la famille et, pour la période du 14 décembre 2010 au 30 mars 2011, de la somme de 600 fr. par mois en faveur de chacun des enfants; après cette date, il demandait la garde de ceux-ci, ainsi que le montant de 600 fr. à titre de contribution à leur entretien par la mère. Statuant le 26 août 2011, la cour cantonale a rejeté l'appel. En substance, elle a retenu que dame A._ travaillait comme employée d'une entreprise à 50% pour un salaire mensuel net de 2'250 fr. et que ses charges se montaient, jusqu'au 31 août 2011, à 5'100 fr, puis, dès le 1er septembre 2011, à 6'575 fr., son loyer ayant augmenté. S'agissant de A._, elle a imputé à ce dernier un revenu hypothétique de 15'000 fr. pour une activité à plein temps comme administrateur unique (salarié) d'une entreprise, s'écartant ainsi du salaire de 7'028 fr. que ce dernier alléguait gagner pour une activité à 80%, et des charges de 4'156 fr. 80; elle a retenu que ses charges se montaient à 4'156 fr. 80, compte tenu notamment de la charge fiscale de 100 fr. par mois que A._ avait démontré par pièces. Arrêtant ainsi que dame A._ supportait un déficit de l'ordre de 2'900 fr. jusqu'au 30 août 2011 et de 4'400 fr. par la suite, alors que A._ bénéficiait d'un disponible de 10'000 fr. environ, elle a jugé qu'il n'y avait pas lieu de modifier la contribution d'entretien de 6'400 fr.
D. Contre cet arrêt, A._ interjette un recours en matière civile. Il renonce à contester l'attribution de la garde des enfants à la mère mais conclut en revanche, principalement, à ce qu'il lui soit donné acte de son engagement de payer la somme de 2'000 fr. par mois d'avril 2010 au 14 décembre 2010 et, dès cette date, une contribution d'entretien de 600 fr. par mois pour chacun des enfants; subsidiairement, il conclut au renvoi de la cause à la Cour de justice pour nouvelle décision. En substance, il se plaint d'arbitraire (art. 9 Cst.) dans l'application du droit tout d'abord, la cour lui ayant imputé un revenu hypothétique et ayant violé les critères de l'<ref-law> en attribuant une contribution d'entretien à l'épouse, et dans l'appréciation des preuves ensuite, la cour ayant mal établi les revenus et charges des parties.
Invitées à se déterminer, l'intimée conclut au rejet du recours et l'autorité cantonale s'en remet aux considérants de son arrêt.

Considérant en droit:
1. Le recours est dirigé contre une décision finale (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 2.2), rendue en matière civile (<ref-law>), par une autorité de dernière instance cantonale statuant sur recours (art. 75 al. 1 et 2 LTF). Comme le litige porte uniquement sur la contribution d'entretien, la cause est de nature pécuniaire (<ref-ruling> consid. 2) et sa valeur litigieuse atteint 30'000 fr. (art. 51 al. 1 let. a et al. 4, art. 74 al. 1 let. b LTF). Par ailleurs, le recours a été interjeté dans le délai (art. 46 al. 2 et 100 al. 1 LTF) et la forme (<ref-law>) prévus par la loi, par une partie ayant pris part à la procédure devant l'autorité précédente et ayant un intérêt digne de protection à l'annulation ou à la modification de la décision attaquée (<ref-law>). Le recours en matière civile est donc en principe recevable.
2. La décision attaquée porte sur des mesures provisionnelles au sens de l'<ref-law> (<ref-ruling> consid. 5.1; 585 consid. 3.3), de sorte que la partie recourante ne peut dénoncer que la violation de ses droits constitutionnels. Le Tribunal fédéral n'examine de tels griefs que s'ils ont été invoqués et motivés par le recourant ("principe d'allégation", <ref-law>), c'est-à-dire s'ils ont été expressément soulevés et exposés de manière claire et détaillée (<ref-ruling> consid. 3.2 et les arrêts cités). Il ne peut procéder à une substitution de motifs que pour autant que la nouvelle motivation, conforme à la Constitution, n'ait pas expressément été réfutée par l'autorité cantonale (<ref-ruling> consid. 4c/aa; arrêt 5A_652/2009 du 18 janvier 2010 consid. 1.4). Par ailleurs, en vertu des principes de la bonne foi et de l'épuisement des griefs (<ref-law>), tous les moyens nouveaux sont exclus dans le recours en matière civile au sens de l'<ref-law>, que ceux-ci relèvent du fait ou du droit, sauf dans les cas où seule la motivation de la décision attaquée donne l'occasion de les soulever (<ref-ruling> consid. 2; arrêts 5A_577/2010 du 18 octobre 2010 consid. 1.2. publié in SJ 2011 I 101; 5A_871/2009 du 2 juin 2010 consid. 2).
3. Le jugement de première instance a été notifié aux parties après le 1er janvier 2011. L'autorité cantonale a donc jugé que la procédure de recours était régie par le Code de procédure civile (cf. <ref-law>). Elle a toutefois aussi appliqué à la cause l'art. 276 al. 2 in fine CPC, qui prévoit que "le tribunal du divorce est compétent pour prononcer [la] modification ou [la] révocation [des mesures protectrices de l'union conjugale ordonnées avant l'introduction de la procédure en divorce]". En réalité, le recourant ayant introduit sa requête en modification des mesures provisoires en 2010, le tribunal de première instance a appliqué à la cause l'art. 137 al. 2 aCC (cf. <ref-law>). L'autorité cantonale aurait donc dû, en sa qualité d'instance de recours, vérifier si le magistrat précédent avait correctement appliqué l'ancienne disposition alors encore en vigueur. Néanmoins, le résultat du litige n'étant en rien modifié pour cette raison, il n'y a pas lieu de réformer l'arrêt attaqué sur ce point.
4. Le recourant se plaint tout d'abord d'arbitraire (art. 9 Cst.) dans l'application de l'<ref-law> en tant que l'épouse s'est vu accorder une contribution d'entretien, comprise dans celle de 6'400 fr. globalement attribuée à la famille.
4.1 La cour cantonale a retenu que l'obligation d'entretien des époux se fondait sur l'<ref-law> mais que, lorsque la séparation apparaissait définitive, il fallait appliquer les critères de l'<ref-law> pour fixer la contribution d'entretien. Dans sa subsomption, elle a néanmoins déterminé celle-ci uniquement en fonction du revenu effectif de l'épouse, de 2'250 fr. pour une activité à 50%, et hypothétique de l'époux, de 15'000 fr. pour une activité à 100%, et des charges de chacun d'eux.
4.2 Se référant à l'<ref-ruling>, le recourant soutient que, comme il n'y a pas d'espoir de réconciliation entre les parties, l'autorité cantonale aurait dû appliquer les critères de l'<ref-law>. Elle aurait alors dû refuser toute contribution d'entretien à l'intimée au motif que le mariage n'aurait pas eu d'influence concrète sur la situation financière de cette dernière et que, même occupée à 50%, l'intimée pourrait réaliser un revenu d'au moins 5'000 fr. Pour justifier ce montant, le recourant soutient qu'il correspond à celui que l'intimée réalisait en 2003 alors qu'elle travaillait pour une autre société, que, si l'on se réfère à l'Enquête suisse sur la structure des salaires, le revenu effectif de l'intimée "est inférieur au revenu d'un ouvrier dans l'horticulture" et, enfin, que la différence entre leurs salaires respectifs ne se justifie pas en tant qu'ils ont le même âge, qu'ils ont tous deux une formation universitaire et qu'il a lui-même deux enfants de plus.
4.3 Il s'agit tout d'abord de déterminer si une modification de la contribution d'entretien entre en considération.
4.3.1 Lorsque des mesures protectrices ont précédé la procédure de divorce, elles déploient leurs effets jusqu'à leur éventuelle modification par le juge des mesures provisoires, aux conditions de l'<ref-law> (par renvoi de l'art. 137 al. 2 3e phr. aCC; <ref-ruling> consid. 4.2 in fine). Ainsi, ces mesures ne peuvent être modifiées que si, depuis leur prononcé, les circonstances de fait ont changé d'une manière essentielle et durable, notamment en matière de revenus, à savoir si un changement significatif et non temporaire est survenu postérieurement à la date à laquelle la décision a été rendue, si les faits qui ont fondé le choix des mesures protectrices dont la modification est sollicitée se sont révélés faux ou ne se sont par la suite pas réalisés comme prévus. Une modification peut également être demandée si la décision de mesures protectrices s'est révélée par la suite injustifiée parce que le juge appelé à statuer n'a pas eu connaissance de faits importants (<ref-ruling> consid. 2; arrêts 5A_522/2011 du 18 janvier 2012 consid. 4.1; 5A_730/2008 du 22 décembre 2008 consid. 3.1; 5P.473/2006 du 19 décembre 2006 consid. 3, résumé in FamPra.ch 2007 373).
4.3.2 En l'espèce, il est incontesté que la naissance des jumeaux du recourant représente une charge supplémentaire pour ce dernier qui peut justifier une modification de la contribution d'entretien due à la famille.
4.4 Il s'agit ensuite de vérifier si la cour cantonale a correctement déterminé les critères pertinents pour admettre et fixer la contribution d'entretien en faveur de l'épouse.
4.4.1 Même lorsqu'on ne peut plus sérieusement compter sur la reprise de la vie commune, l'<ref-law> demeure la cause de l'obligation d'entretien réciproque des époux en mesures provisionnelles prononcées pour la durée de la procédure de divorce (<ref-ruling> consid. 3.1; <ref-ruling> consid. 3.2). Pour fixer la contribution d'entretien, le juge doit partir de la convention, expresse ou tacite, que les époux ont conclue au sujet de la répartition des tâches et des ressources entre eux pour la vie commune (<ref-law>). Il doit ensuite prendre en considération qu'en cas de suspension de cette communauté, le but de l'<ref-law>, soit l'entretien convenable de la famille, impose à chacun des époux de participer, selon ses facultés, aux frais supplémentaires qu'engendre la vie séparée, notamment par la reprise ou l'augmentation de son activité lucrative. Ainsi, le juge doit examiner si, et dans quelle mesure, au vu de ces faits nouveaux, on peut attendre de l'époux désormais déchargé de son obligation de tenir le ménage antérieur, en raison de la suspension de la vie commune, qu'il investisse d'une autre manière sa force de travail ainsi libérée et reprenne ou étende son activité lucrative, eu égard notamment à sa formation, à son âge et à son état de santé. Le juge peut donc devoir modifier la convention conclue pour la vie commune pour l'adapter à ces faits nouveaux. En revanche, le juge des mesures provisionnelles ne doit pas procéder à un "mini-procès" en divorce: il ne doit pas trancher, même sous l'angle de la vraisemblance, les questions de fond, objet du procès en divorce, en particulier celle de savoir si le mariage a influencé concrètement la situation financière du conjoint (<ref-ruling> consid. 3.1, précisant l'<ref-ruling>; arrêts 5A_502/2010 du 25 juillet 2011 consid. 3.2.1, publié in FamPra.ch 2011 993; 5A_236/2011 du 18 octobre 2011 consid. 4.2.3; 5A_475/2011 du 12 décembre 2011 consid. 4; 5A_591/2011 du 7 octobre 2011 consid. 4.1.1; 5A_122/2011 du 6 juin 2011 consid. 4).
Si la situation financière des époux le permet encore, le standard de vie antérieur, choisi d'un commun accord, doit être maintenu pour les deux parties. Quand il n'est pas possible de le conserver, les époux ont droit à un train de vie semblable (<ref-ruling> consid. 4b/aa; arrêt 5A_710/2009 du 22 février 2010 consid. 4.1, non publié aux <ref-ruling>).
4.4.2 En l'espèce, en tant que le recourant soutient que la cour aurait dû appliquer les critères de l'<ref-law> et tenir compte de l'influence du mariage sur la situation financière de l'intimée pour refuser à celle-ci toute contribution d'entretien, il méconnaît les principes sus-exposés; cette question n'a pas à être tranchée lors de mesures provisionnelles et n'influence pas le droit à l'entretien du conjoint. Partant, le grief d'arbitraire dans l'application du droit fédéral doit être rejeté, par substitution de motifs (cf. supra consid. 2).
Quant à l'affirmation selon laquelle l'intimée, travaillant à mi-temps, pourrait réaliser un revenu de 5'000 fr. au lieu de celui de 2'250 fr. admis par la cour, il s'agit d'une critique de fait. Pour s'en prendre au montant de ce revenu, le recourant aurait donc dû démontrer que la cour l'a établi de manière arbitraire (art. 9 Cst.). Or, à cet égard, il se borne à affirmer que l'intimée gagnait plus lorsqu'elle était employée d'une autre entreprise et que son salaire est inférieur à celui d'un ouvrier dans l'horticulture; il ne prétend pas que son épouse se trouverait actuellement à un poste qui ne correspondrait pas à ses qualifications ou qu'elle travaillerait à un taux d'activité trop bas. Quant à sa comparaison avec son propre revenu hypothétique de 15'000 fr., elle revient à affirmer de manière toute générale qu'un homme et une femme du même âge et de formation universitaire devraient, proportionnellement, gagner le même salaire et ce peu importe la formation en cause, le domaine d'activité et le poste de travail où ces personnes se trouvent effectivement. Cette argumentation ne satisfait manifestement pas aux exigences du principe d'allégation et doit dès lors être déclarée irrecevable (cf. supra consid. 2).
5. Le recourant se plaint ensuite d'arbitraire dans l'application du droit (art. 9 Cst.) en tant que la cour cantonale lui a imputé un revenu hypothétique de 15'000 fr. pour une activité à plein temps au lieu de s'en tenir à son revenu effectif de 7'083 fr. pour une activité effectuée à 80%.
5.1 Pour fixer la contribution d'entretien, le juge doit en principe tenir compte du revenu effectif du débirentier. Il peut toutefois lui imputer un revenu hypothétique supérieur. Il s'agit d'inciter la personne à réaliser le revenu qu'elle est en mesure de se procurer et dont on peut raisonnablement exiger qu'elle obtienne afin de remplir ses obligations. C'est pourquoi, on laisse en principe un certain délai à la personne concernée pour se réinsérer professionnellement (<ref-ruling> consid. 4a; arrêts 5A_99/2011 du 26 septembre 2011 consid. 7.4.1, non publié aux <ref-ruling> mais in FamPra.ch 2012 228; 5A_18/2011 du 1er juin 2011 consid. 3.1.1; 5A_290/2010 du 28 octobre 2010 consid. 3.1, publié in SJ 2011 I 177). Toutefois, lorsque le débirentier diminue volontairement son revenu alors qu'il sait, ou doit savoir, qu'il doit assumer des obligations d'entretien, il n'est pas insoutenable de lui imputer le revenu qu'il gagnait précédemment, ce avec effet rétroactif au jour de la diminution (arrêt 5A_317/2011 du 22 novembre 2011 consid. 6.2 in fine, non publié aux <ref-ruling>; cf. <ref-ruling> consid. 4a in fine, où la question a été laissée ouverte, et les auteurs cités).
5.2 L'autorité cantonale a retenu que le recourant était âgé de 49 ans et en bonne santé. Il était diplômé de l'Ecole polytechnique fédérale et titulaire d'un Master in Business and Administration. Depuis plusieurs années, il était à la tête d'une entreprise d'une vingtaine de collaborateurs. Il travaillait auprès de la société dont il était administrateur unique depuis 2008, après qu'une autre société, dont il était également administrateur unique depuis 2006, avait repris cette dernière. Le secteur de la distribution pharmaceutique, où était active cette société, n'était en principe pas touché par la crise. Sur la base de ces éléments, l'autorité cantonale a jugé que, même si le recourant était père de deux enfants en bas âge, il devait assumer une obligation d'entretien envers son épouse et ses deux premiers enfants; pour ce motif, il n'était pas habilité à réduire son temps de travail à sa seule convenance, mais devait continuer à mettre pleinement à profit sa capacité contributive. Un revenu pour un emploi à plein temps devait donc être retenu.
5.3 En l'espèce, en tant que le recourant soutient qu'il est choquant de ne pas tenir compte de la réduction de son temps de travail, étant donné qu'il a quatre enfants et qu'il est légitime qu'il adapte son temps de travail à cette situation, son grief est manifestement infondé au vu des principes qui précèdent et de ses obligations d'entretien.
En tant que le recourant affirme ensuite qu'il aurait le droit de réduire son taux d'activité parce que l'intimée travaille elle-même à 50%, sa critique n'est pas fondée. En effet, cette différence entre le taux d'activité qu'on peut raisonnablement attendre de chaque époux se justifie en vertu de la convention que ceux-ci ont conclu pour la durée de la vie commune. Selon cet accord, le recourant travaillait à plein temps alors que l'intimée ne le faisait qu'à un pourcentage restreint. Il n'est donc pas arbitraire de considérer que le recourant doit maintenir un taux d'activité à plein temps, comme le prévoyait la convention, pour subvenir aux frais supplémentaires qu'engendre la vie séparée (cf. supra consid. 4.4.1).
Enfin, en tant que le recourant se borne à prétendre que, depuis 2009, il ne perçoit plus d'honoraires de gestion à hauteur de 333 fr., il ne donne aucune explication sur les raisons qui ont conduit à ce changement. Il n'est donc pas arbitraire de considérer qu'il aurait pu continuer à percevoir ces honoraires.
6. Le recourant se plaint ensuite d'arbitraire dans l'établissement des faits (art. 9 Cst.) en tant que la cour cantonale a fixé à 15'000 fr. le montant de son revenu hypothétique.
6.1 Déterminer si une personne a la possibilité effective d'exercer une activité déterminée et quel revenu elle peut en obtenir est une question de fait (<ref-ruling> consid. 3.2; <ref-ruling> consid. 4c/bb; <ref-ruling> consid. 2b). En la matière, comme pour toute autre constatation des faits, le Tribunal fédéral se montre réservé vu le large pouvoir qu'il reconnaît en ce domaine aux autorités cantonales (<ref-ruling> consid. 4b; <ref-ruling> consid. 9). Cette retenue est d'autant plus grande puisque le juge des mesures provisionnelles n'examine la cause que d'une manière sommaire et provisoire (<ref-ruling> consid. 3.3). Il n'y a arbitraire (art. 9 Cst.) en matière d'appréciation des preuves que lorsque le juge ne prend pas en compte, sans raison sérieuse, un élément de preuve propre à modifier la décision, lorsqu'il se trompe manifestement sur son sens et sa portée ou encore lorsque, en se fondant sur les éléments recueillis, il en tire des constatations insoutenables (<ref-ruling> consid. 4.2; <ref-ruling> consid. 4.3; <ref-ruling> consid. 2.1; <ref-ruling> consid. 1b).
6.2 L'autorité cantonale a retenu qu'en tant qu'administrateur unique de la société qui l'employait, le recourant était en mesure de déterminer directement les résultats de son entreprise et de fixer son revenu. En outre, le recourant avait déclaré publiquement que son entreprise connaissait un développement exponentiel. Son revenu devait donc logiquement augmenter. Par ailleurs, le recourant avait admis réaliser des revenus de l'ordre de 20'000 fr. en 2007 et de 15'000 fr. en 2008. Sa compagne, employée de la même société, obtenait un revenu de l'ordre de 8'000 fr. avant son accouchement en mars 2010. Sur la base de ces éléments, la cour cantonale a estimé que le montant de 8'785 fr. pour un emploi à plein temps (20% de plus que le revenu de 7'028 fr. allégué par le recourant pour un travail à 80%) n'apparaissait pas vraisemblable pour les trois raisons suivantes: d'abord, ce montant était presque le même que celui que perçoit une employée, alors qu'il est notoire qu'un chef d'entreprise réalise des revenus supérieurs. Ensuite, ce montant était très largement inférieur à ceux admis par le recourant pour 2007 et 2008 alors que l'entreprise s'était, dans l'intervalle, développée. Enfin, le train de vie du recourant qui ressortait du dossier nécessitait un revenu supérieur. La cour cantonale a donc admis, au stade de la vraisemblance, que le recourant était en mesure de percevoir un revenu au moins équivalant à celui réalisé en 2008, soit de 15'000 fr. environ.
6.3 En l'espèce, le recourant se borne à critiquer deux des éléments retenus par la cour soit, d'une part, les revenus qu'il avait réalisés en 2007 et 2008, et, d'autre part, le développement très favorable de son entreprise. Cette argumentation ne satisfait pas aux exigences du principe d'allégation; ce dernier impose en effet au recourant de critiquer tous les éléments pris en considération dans l'appréciation des preuves.
Au demeurant, lorsqu'il attaque le montant de ses revenus précédemment gagnés, le recourant prétend, pour l'année 2008, que ce sont les revenus cumulés du couple qui ont totalisé 20'000 fr., et, pour l'année 2007, que le montant de 15'000 fr. qu'il a déclaré réaliser lors de ses recherches d'appartement comprenait également le salaire de sa compagne. Or, dans son appel cantonal, le recourant n'a pas soulevé ces deux arguments pour tenter de démontrer l'inexactitude du revenu hypothétique de 10'900 fr. que le juge de première instance lui avait imputé, déjà en tenant compte des revenus gagnés depuis 2007 (cf. jugement du 12 mai 2011 p. 7 n° 16 et p. 11 let. F.; appel du 30 mai 2011 p. 7 ss, Ad ch. 15, Ad ch. 16 et let. F., Ad ch. 17). Ces arguments doivent donc être considérés comme nouveaux, et donc irrecevables (cf. supra consid. 2).
Le recourant semble encore vouloir démontrer l'arbitraire de la décision en se prévalant du fait que, lors de la procédure de mesures protectrices de l'union conjugale, la Cour de justice avait statué, dans son arrêt sur appel du 12 mars 2010, sur la base d'un revenu de 9'110 fr. Cet argument n'est pas fondé: à cette époque déjà, cette autorité avait considéré qu'au vu de son train de vie, son revenu, non déterminable avec exactitude, ne se limitait vraisemblablement pas à 9'110 fr. Ce montant apparaissait comme un minimum, en outre guère compatible avec la formation et l'expérience professionnelle du recourant (cf. jugement de première instance du 12 mai 2011 n° 5 p. 3 s.; arrêt attaqué let. B. p. 3).
Au vu de ce qui précède, le grief d'arbitraire dans l'établissement des faits doit être rejeté, pour autant que recevable.
7. Le recourant se plaint ensuite d'arbitraire dans l'établissement des faits (art. 9 Cst.) s'agissant du montant de son loyer.
7.1 L'autorité cantonale a retenu que le recourant devait participer à la moitié du loyer de 4'350 fr. de l'appartement qu'il occupait avec sa compagne, soit 2'175 fr. Elle a jugé qu'aucun motif objectif ne permettait de s'écarter de ce montant et que les arrangements internes du couple, selon lesquels le recourant supportait 2/3 du loyer (2'750 fr.), étaient sans portée pour arrêter les charges incompressibles dans le cadre de la fixation de contributions d'entretien du droit de la famille.
7.2 Le recourant relève qu'il a produit à titre de preuve une attestation sur l'honneur signée de sa compagne qui confirmerait la répartition opérée, laquelle est selon lui justifiée par le fait qu'une des chambres de l'appartement est destinée exclusivement à ses deux premiers enfants, ainsi que des pièces bancaires d'où ressortirait le remboursement mensuel de 2'750 fr. à sa compagne.
7.3 En principe, les frais liés à l'exercice des relations personnelles sont à la charge du parent ayant droit. Toutefois, des circonstances particulières peuvent justifier une répartition de ces frais entre les parents, à condition que cette solution apparaisse équitable au vu de la situation financière de chaque parent et qu'elle ne soit pas préjudiciable à l'enfant, qui verrait les moyens indispensables à son entretien affectés à la couverture des frais liés à l'exercice des relations personnelles. En présence de situations financières tendues des deux parents, un équilibre doit être trouvé entre le besoin de l'enfant de conserver un contact avec le parent qui n'en a pas la garde et son intérêt à voir son entretien couvert (arrêt 5A_292/2009 du 2 juillet 2009 consid. 2.3.1.3, publié in FamPra.ch 209 1100; 5C.282/2002 du 27 mars 2003 consid 3.2, publié in JdT 2003 I 193).
7.4 En l'espèce, contrairement à ce que semble soutenir le recourant, la cour cantonale a bien admis que ce dernier avait démontré payer une part plus élevée du loyer que sa compagne. Elle a toutefois estimé qu'elle n'avait pas à tenir compte des arrangements internes entre colocataires. Or, le fait qu'une chambre de l'appartement est entièrement destinée aux deux fils aînés du recourant ne suffit pas à démontrer le caractère arbitraire de la décision attaquée. Partant, le grief d'arbitraire dans l'établissement du loyer doit être rejeté.
8. Le recourant soutient aussi que la cour cantonale a écarté de manière arbitraire le revenu de 1'000 fr. que tirerait l'intimée de la location d'une pièce meublée dans la villa familiale.
8.1 A cet égard, l'autorité cantonale a retenu qu'une telle location, si elle était avérée, serait tout au plus très limitée dans le temps et n'aurait donc pas d'incidence sur la fixation de la contribution d'entretien. En outre, la vente de la maison familiale empêchait à l'avenir une sous-location. Enfin, les explications fournies par l'intimée sur le caractère gratuit de la mise à disposition étaient vraisemblables.
8.2 Le recourant soutient avoir produit une annonce d'où il ressort que l'intimée cherche à louer une chambre dans la villa familiale. Il en conclut que l'intimée sous-loue donc bien une chambre au prix de 1'000 fr. Il relève aussi que, bien que l'acte de vente autorise l'intimée à rester dans la villa jusqu'au 31 août 2011, celle-ci s'y trouve toujours.
8.3 En l'espèce, par sa critique, le recourant ne démontre pas que la cour cantonale a retenu arbitrairement que l'intimée n'est plus en droit de louer une partie de la villa depuis la vente et que celle-ci a rendu vraisemblable que la mise à disposition d'une chambre a eu lieu à titre gratuit. Par ailleurs, le fait que l'intimée demeurerait encore dans la villa constitue un fait nouveau qui, pour autant qu'il soit prouvé, est irrecevable (cf. supra consid. 2). Partant, le grief d'arbitraire doit être rejeté, pour autant que recevable.
Le recourant semble aussi contester que l'intimée paye un loyer de 3'750 fr. pour un nouveau logement. Cette critique est sans objet, dans la mesure où l'autorité cantonale a, elle aussi, estimé que, faute d'indication justifiant un tel montant, il fallait inclure dans les charges de l'intimée un loyer de 2'175 fr. seulement, identique à la part de loyer retenue à charge du recourant.
9. Le recourant invoque encore brièvement que "conformément à la jurisprudence, les enfants issus de différentes unions doivent être traités sur un pied d'égalité". Il n'explique pas en quoi cette égalité serait concrètement violée en l'occurrence. Pourtant, une inégalité ne peut être admise du seul fait que le disponible dont bénéficie le recourant n'est pas réparti de manière égale entre les quatre enfants: premièrement, il ressort du dossier que la moitié du coût d'entretien des jumeaux est déjà comprise dans les charges du recourant (cf. jugement de première instance du 12 mai 2011 p. 5 n° 10); secondement, le principe d'égalité entre les enfants d'un même débiteur ne signifie pas que ceux-ci doivent nécessairement bénéficier du même montant à titre d'entretien; il impose seulement que ces enfants soient traités financièrement de manière semblable, proportionnellement à leurs besoins objectifs; l'allocation de montants différents n'est donc pas exclue, même si elle doit avoir une justification particulière. La quotité de la contribution ne dépend en outre pas uniquement de la capacité contributive du parent débiteur d'aliments, mais aussi des ressources financières de l'autre parent; le parent auquel incombe l'entretien de plusieurs enfants dont les besoins sont semblables peut ainsi avoir à payer des montants différents, si ces enfants vivent dans des foyers disposant de moyens financiers dissemblables (<ref-ruling> consid. 4.2.1; <ref-ruling> consid. 2b; arrêt 5A_352/2010 du 29 octobre 2010 consid. 6.2.1, publié in FamPra.ch 2011 230). Or, le recourant ne tient compte d'aucun des éléments précités dans sa critique; il se contente d'invoquer abstraitement le principe d'égalité de traitement. Au vu de ce qui précède, cette argumentation ne répond donc pas aux exigences du principe d'allégation et doit être déclarée irrecevable.
10. Enfin, le recourant se plaint d'arbitraire (art. 9 Cst.) dans l'établissement du montant de ses impôts.
10.1 La cour cantonale s'en est tenue à la charge fiscale effective du recourant, soit 100 fr. par mois, que ce dernier avait démontrée par pièces.
Le recourant soutient qu'il est arbitraire de procéder ainsi, alors qu'un revenu hypothétique de 15'000 fr. lui est imputé. Il prétend qu'un tel revenu entraîne un impôt d'au moins 3'750 fr. (25% du revenu).
L'intimée se borne pour sa part à prétendre que le montant de 100 fr. ne résulte pas d'une taxation définitive mais d'une négociation entre le recourant et l'administration fiscale en attendant que les chiffres définitifs annuels soient connus. Le montant de 100 fr. correspond donc, selon elle, à celui que le recourant a cru bon de pouvoir offrir à l'administration fiscale et il doit assumer les conséquences de ce choix dans la procédure de divorce.
10.2 En l'espèce, la cour cantonale a versé dans l'arbitraire en retenant la charge fiscale effective de 100 fr. dans les charges du recourant alors qu'elle a imputé à ce dernier un revenu hypothétique plus élevé (15'000 fr.) que son revenu effectif (7'028 fr.). Elle aurait dû suivre la même méthode, soit une méthode abstraite, pour établir ces deux paramètres, le premier dépendant du second, et, ainsi, estimer la charge fiscale en fonction du revenu hypothétique.
Partant, le recours doit être admis sur ce point et la cause renvoyée à l'autorité cantonale pour qu'elle procède à l'estimation de la charge fiscale du recourant en fonction du revenu hypothétique de 15'000 fr. et, le cas échéant, qu'elle fixe à nouveau la contribution d'entretien globale due à la famille en tenant compte du montant ainsi obtenu.
11. En conclusion, le recours doit être admis, dans la mesure de sa recevabilité, l'arrêt attaqué annulé et la cause renvoyée à l'autorité cantonale pour nouvelle instruction et décision dans le sens des considérants. Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis pour 2'000 fr. à la charge du recourant, qui succombe sur la majorité de ses griefs, et pour 1'000 fr. à la charge de l'intimée (<ref-law>). Le recourant versera en outre à l'intimée une indemnité de 2'000 fr. à titre de dépens (<ref-law>). Il appartiendra à l'autorité cantonale de statuer à nouveau sur les frais et dépens de la procédure cantonale (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis, dans la mesure de sa recevabilité, l'arrêt attaqué annulé et la cause renvoyée à l'autorité précédente pour nouvelle instruction et décision dans le sens des considérants.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis pour 2'000 fr. à la charge du recourant et pour 1'000 fr. à la charge de l'intimée.
3. Une indemnité de 2'000 fr., à payer à titre de dépens à l'intimée, est mise à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Chambre civile de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 10 avril 2012
Au nom de la IIe Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Hohl
La Greffière: Achtari