Faits: A. Le 7 octobre 1999, L._, né en 1965, a été victime d'un accident sur un chantier à X._. Alors qu'il tenait, avec l'aide de deux autres collègues, une armoire électrique de 300 kg et de 1,5 m de haut afin de la poser contre un mur en béton, il s'est coincé le poignet gauche entre l'armoire et le mur. Il a ressenti une douleur sur le moment puis a repris son travail normalement, sans consulter de médecin. Au moment des faits, l'intéressé était employé par la société de placement Y._ et était, à ce titre, assuré contre les accidents professionnels et non professionnels auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA). Des douleurs au poignet gauche sont réapparues au printemps 2004, suite à des travaux au marteau-piqueur. L'assuré a consulté son médecin traitant, le docteur R._, lequel a attesté une incapacité de travail totale (cf. rapport du 24 mai 2004). Le docteur O._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique et chirurgie de la main, auquel le docteur R._ avait adressé l'assuré, a constaté, dans un rapport du 7 juillet 2004, un SLAC (Scapho-Lunate Advanced Collapse) wrist avec une pseudarthrose de pôle proximal du scaphoïde carpien gauche, une usure complète de l'interligne radio-scaphoïdien et partielle de la médio-carpienne. Le médecin-conseil de la CNA a considéré que ces troubles étaient en relation de causalité pour le moins probable avec l'accident survenu le 7 octobre 1999 (cf. avis du 13 juillet 2004). Au vu de l'évolution négative des troubles de l'assuré, le docteur O._ a préconisé, le 27 septembre 2004, une arthrodèse des quatre os internes avec résection du scaphoïde. Il a en outre constaté chez l'assuré un moral déficient lié à ses problèmes chroniques du poignet. L'opération a eu lieu le 11 octobre 2004. Le 22 novembre 2004, L._ a subi une nouvelle intervention, consistant en une décompression chirurgicale du nerf médian. L'assuré a été examiné par le docteur A._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique et médecin d'arrondissement de la CNA. Dans son rapport du 22 mars 2005, il a constaté, objectivement, des douleurs importantes à la palpation du poignet gauche, une mauvaise mobilité radio-carpienne et un état dépressif majeur. Il ne reconnaissait pour l'heure à l'assuré aucune capacité de travail dans son ancienne profession de maçon ni dans une activité adaptée. En l'absence d'une amélioration de la symptomatologie douloureuse, le docteur O._ a pratiqué, le 18 octobre 2005, une arthrodèse totale du poignet gauche. L'assuré a également sollicité des prestations de l'assurance-invalidité. Dans le cadre de l'instruction de la cause, l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Neuchâtel (ci-après: l'OAI) a confié une expertise au docteur S._, spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie, lequel a posé le diagnostic de trouble de l'adaptation avec réaction dépressive prolongée. Il a précisé qu'il ne s'agissait pas d'un état dépressif clinique indépendant, mais d'une réaction compréhensible et durable par rapport à l'atteinte physique (cf. rapport du 3 décembre 2005). L'assuré a encore été examiné par le docteur P._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique et traumatologie de l'appareil moteur et médecin-conseil de la CNA, lequel a estimé que la capacité de travail était complète dans une activité parfaitement adaptée respectant les limitations fonctionnelles, soit une activité légère, sédentaire, permettant d'alterner les positions debout et assise, en évitant l'utilisation du membre supérieur gauche et ne comportant pas de préhension en force ni manipulation de précision (cf. rapport d'examen final du 29 mars 2006). Par courrier du 24 avril 2006, la CNA a informé l'assuré que l'examen médical final pratiqué par son médecin-conseil ayant révélé qu'il n'avait plus besoin de traitement, elle mettait fin au paiement des soins médicaux et de l'indemnité journalière avec effet au 1er mai 2006. Elle a ajouté que l'octroi d'autres prestations d'assurance était examiné et qu'il avait droit à une rente d'invalidité pour les séquelles de l'accident à partir de la clôture du cas, ce dont il serait informé prochainement. Par décision du 11 avril 2006, l'OAI a mis en oeuvre une orientation professionnelle. Le 25 octobre 2006, il a averti l'assuré qu'il serait convoqué à un stage d'observation professionnelle. La CNA a donc informé l'assuré qu'elle allait surseoir au passage à la rente et qu'elle reprenait le paiement des indemnités journalières dès le 1er mai 2006. Après que l'assuré eut effectué un stage d'orientation professionnelle du 19 février au 9 mars 2007, l'OAI a refusé de lui octroyer des mesures professionnelles (cf. décision du 25 juin 2007). Le 17 décembre 2007, en raison de douleurs persistantes, l'assuré a subi l'ablation de la plaque d'arthrodèse du poignet gauche. Par décision du 8 septembre 2008, la CNA a alloué à L._ une rente fondée sur un degré d'invalidité de 23 % dès le 1er mars 2007 et une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 20 % (19'440 fr.). Saisie d'une opposition de l'intéressé qui contestait le degré de l'invalidité, la CNA a demandé un bilan actualisé à son médecin-conseil de l'arrondissement de Z._, le docteur D._. Celui-ci a relevé, dans un rapport du 3 février 2009, que la mobilité du poignet et la force de la main gauche étaient pratiquement nulles. L'assuré pouvait prendre de petits objets dans sa main gauche mais ne pouvait pas porter de charges. Il a conclu que l'activité sur les chantiers n'était pas exigible mais que dans une autre activité de type industriel, sans port de charges, ne nécessitant pas de force de la main gauche, la capacité de travail était de 100 %. Par décision sur opposition du 23 mars 2009, la CNA a confirmé sa position initiale. Elle a tout d'abord considéré que l'atteinte à la sphère psychique de l'assuré n'était pas en relation de causalité adéquate avec l'accident du 7 octobre 1999. Examinant la perte de gain subie par l'assuré en raison de ses seuls troubles au membre supérieur gauche, elle a retenu que dans des emplois légers, adaptés à son handicap, l'assuré pouvait réaliser un revenu de 4'100 fr. en se fondant sur cinq descriptions de postes de travail (DPT), soit les n° 3101, 1312, 4600, 3329 et 3171. Elle a ensuite comparé ce montant au revenu sans invalidité de 5'300 fr. La perte économique en résultant était de 22,64 %, ce qui ouvrait droit à une rente de 23 %. B. Saisi d'un recours de l'assuré contre cette dernière décision, le Tribunal administratif du canton de Neuchâtel, Cour des assurances sociales, l'a rejeté, par jugement du 4 novembre 2010. C. L._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement. Il conclut à ce que le droit à une rente d'invalidité entière lui soit reconnu par l'assureur-accidents; subsidiairement, à ce que la cause soit renvoyée à l'autorité cantonale ou à la CNA pour complément d'instruction sous la forme d'une expertise pluridisciplinaire. Il demande par ailleurs à ce qu'une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 38'880 fr. lui soit allouée. Tant la CNA que l'Office fédéral de la santé publique ont renoncé à se déterminer. 