Faits: A. X._, ressortissant nigérian né en 1973, est entré en Suisse le 9 juillet 2002. Le 27 juin 2003, il a épousé A._, ressortissante suisse. Une autorisation de séjour lui a été délivrée le 19 septembre 2003 au titre de regroupement familial. Les époux ont eu un fils, B._, né le *** 2005. Du 20 octobre 2006 au 30 mai 2007, X._ a été détenu préventivement. Il faisait l'objet d'une enquête pénale pour blanchiment d'argent provenant d'un trafic de cocaïne, blanchiment opéré par l'intermédiaire de sociétés que l'intéressé avait fondées pour se lancer dans le commerce et la location de véhicules automobiles. La séparation judiciaire des époux a été prononcée le 24 mai 2007. La garde de B._ a été confiée à A._, un droit de visite ayant été accordé à X._. Dès 2007, X._ a effectué plusieurs séjours à l'Hôpital psychiatrique de C._ pour y soigner des troubles liés à une instabilité psychique. En automne 2009, X._ est brièvement retourné vivre auprès de son épouse. Le 18 décembre 2009, celle-ci a porté plainte à l'encontre de son époux pour actes de violence. X._ a été condamné, le 11 mars 2010, par le Juge d'instruction de l'arrondissement de Lausanne à 200.- fr. d'amende pour voies de fait sur son épouse. Le 3 juin 2010 (cause 6B_269/2010), le Tribunal fédéral a rejeté le recours de l'intéressé à l'encontre de l'arrêt du 28 septembre 2009 de la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud lequel, sur recours, condamnait X._ pour blanchiment d'argent qualifié et infraction à la loi fédérale sur le séjour et l'établissement des étrangers à une peine privative de liberté de 36 mois avec un sursis partiel, à une peine pécuniaire de 90 jours-amende, à 50.- fr. le jour-amende, ainsi qu'à une créance compensatrice de 100'000.- fr. Le Service de la population du canton de Vaud (ci-après: le Service de la population) a révoqué l'autorisation de séjour de X._ le 15 juin 2010 et lui a imparti un délai de trois mois pour quitter la Suisse. B. Par arrêt du 6 septembre 2010, le Tribunal cantonal du canton de Vaud a rejeté le recours de X._. Il a considéré, en substance, que le motif initial de l'autorisation de séjour n'existait plus, les époux X._ vivant séparés depuis mai 2007 et la tentative de reprise de la vie commune en 2009 ayant échoué. De plus, la peine privative de liberté de trois ans infligée à l'intéressé justifiait la révocation de cette autorisation, laquelle respectait le principe de proportionnalité. Finalement, l'intégration de X._ en Suisse n'était pas réussie et son état de santé, soit son instabilité psychique, ne justifiait pas qu'il puisse rester dans ce pays. C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public et par celle du recours constitutionnel subsidiaire, X._ demande au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, de réformer l'arrêt du 6 septembre 2010 en ce sens que son autorisation de séjour soit maintenue, subsidiairement, d'annuler l'arrêt attaqué et de renvoyer la cause au Tribunal cantonal pour une nouvelle décision dans le sens des considérants. Le Service de la population n'a pas déposé d'observations. Le Tribunal cantonal se réfère à son arrêt et conclut au rejet du recours constitutionnel subsidiaire. L'Office fédéral des migrations demande le rejet du recours. Par ordonnance du 12 octobre 2010, le Président de la IIe Cour du Tribunal fédéral a admis la requête d'effet suspensif. Le Service de la population a fait parvenir une pièce au Tribunal fédéral, en date du 18 janvier 2011. 