Faits: A. Par jugement du 1er juillet 2010, le Tribunal correctionnel de la République et canton du Jura a condamné X._ à une peine privative de liberté de 5 ans pour diverses infractions de nature sexuelle commises au préjudice de sa fille, Y._. B. Statuant par arrêt du 22 février 2011 sur les appels des prénommés, la Cour pénale du Tribunal cantonal jurassien a reconnu X._ coupable d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, contraintes sexuelles et viols perpétrés au détriment de Y._ et l'a condamné à une peine privative de liberté de 4 ans et demi - peine complémentaire à celles prononcées par jugements des 14 septembre 2007 et 30 septembre 2008. Elle s'est en bref fondée sur les faits suivants. Y._, née le *** 1991, a subi depuis ses 6 ou 7 ans des attouchements réitérés de la part de son père au-dessus et au-dessous de ses vêtements, notamment sur la poitrine, le sexe et les fesses. A une reprise, X._ a saisi sa main et l'a forcée à lui prodiguer des caresses sur le sexe. Le 13 mars 2002, X._ se trouvait dans le bureau de leur maison de A._, lorsqu'il y a contraint sa fille à subir, pour la première fois, une relation sexuelle complète et un acte de sodomie. Y._ a déposé plainte pénale le 18 mars 2002 puis l'a retirée deux jours plus tard. Les attouchements, qui avaient provisoirement cessé, ont ensuite repris. Durant l'été 2003, X._ a derechef contraint sa fille, par deux fois, à des rapports sexuels complets dans un appartement de vacances en Espagne. Le 30 mai 2005, Y._ a dénoncé les agissements de son père. Le lendemain, le placement immédiat de Y._ à l'Institut B._ de C._ a été ordonné. C. X._ interjette un recours en matière pénale contre l'arrêt cantonal, dont il requiert l'annulation en concluant à son acquittement. Il demande à bénéficier de l'assistance judiciaire. Il n'a pas été ordonné d'échange d'écritures. 