Faits: A. A.a M._ travaillait en qualité de manoeuvre pour le compte de l'entreprise X._ SA. A ce titre, il était assuré contre le risque d'accidents auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA). Le 12 janvier 1999, il a été victime d'un accident. La CNA a pris en charge le cas. Par décision du 4 septembre 2000, elle a alloué à l'assuré une indemnité pour atteinte à l'intégrité d'un taux de 15 %. Dans une autre décision, du 23 novembre suivant, elle l'a reconnu apte à exercer en plein son activité professionnelle dès le 4 décembre 2000 et, par conséquent, mis un terme au versement des indemnités journalières à partir de cette date. L'assuré a formé opposition à ces deux décisions. La CNA les a écartées dans une nouvelle décision du 22 janvier 2002. Statuant le 15 mai 2003, le Tribunal des assurances du canton de Vaud (actuellement la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois) a rejeté le recours formé contre la décision sur opposition de la CNA. Sur recours de l'assuré, le Tribunal fédéral des assurances, par arrêt du 24 août 2004, a annulé ce jugement. Il a renvoyé la cause à la CNA pour qu'elle procède à une instruction complémentaire afin de déterminer la nature exacte des troubles attestés par les médecins - en particulier au regard de la question de la causalité naturelle avec l'accident de l'assuré -, et leurs répercussions sur la capacité de travail de celui-ci. Après quoi, la CNA était invitée à rendre une nouvelle décision (cause U 226/03). A.b A la suite de cet arrêt, la CNA a repris l'instruction du cas. Elle a rendu une décision, le 7 janvier 2008, par laquelle elle a alloué à M._ une rente dès le 1er janvier 2008 fondée sur une incapacité de gain de 100 %, un gain annuel assuré de 43'415 fr., soit une rente mensuelle de 2'894 fr. 35. Elle lui a reconnu le droit à une indemnité pour atteinte à l'intégrité complémentaire de 35 %. L'assuré a formé opposition en contestant, d'une part, le montant du gain annuel assuré servant à la détermination du montant de la rente et, d'autre part, le taux de l'atteinte à l'intégrité. La CNA a très partiellement admis l'opposition par décision du 14 juillet 2008 en fixant le montant du gain assuré à 43'458 fr. B. M._ a recouru contre cette dernière décision en concluant à ce que la rente d'invalidité soit fixée sur la base d'un gain annuel assuré de 47'913 fr. et au versement d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité d'un montant plus élevé. La Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois a rejeté le recours par arrêt du 15 septembre 2010. C. M._ exerce un recours en matière de droit public dans lequel il conclut au versement d'une rente calculée sur la base d'un gain annuel assuré de 48'143 fr. La CNA conclut au rejet du recours. L'Office fédéral de la santé publique ne s'est pas déterminé. 