Faits: A. J._, né en 1995, est atteint notamment d'une infirmité congénitale sous la forme d'une paralysie bilatérale des cordes vocales. Entre 1995 et 2005, il a suivi des séances de physiothérapie en raison de difficultés respiratoires, dont les coûts ont été assumés par l'assurance-invalidité. Le 21 septembre 2007, ses parents ont déposé une demande de prise en charge d'un nouveau traitement de physiothérapie respiratoire réparti sur 9 séances. Après avoir recueilli l'avis du médecin traitant, le docteur W._, et consulté son Service médical régional (SMR), l'Office cantonal de l'assurance-invalidité du canton de Neuchâtel (ci-après: l'office AI) a, par décision du 12 janvier 2009, refusé la mesure médicale requise, motif pris de l'absence de causalité adéquate entre la pathologie respiratoire et l'infirmité congénitale des cordes vocales. B. L'assuré a déféré cette décision au Tribunal administratif du canton de Neuchâtel, Cour des assurances sociales. Par jugement du 28 juillet 2010, le Tribunal a admis le recours, annulé la décision attaquée et renvoyé la cause à l'office AI pour qu'il octroie la prestation requise selon les considérants. C. L'office AI interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation. Il conclut à la confirmation de sa décision du 12 janvier 2009. J._ conclut, sous suite de frais et dépens, principalement à l'irrecevabilité du recours et subsidiairement à son rejet, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales (OFAS) en préavise l'admission. 