Faits: A. X._ SA (en abrégé: la société), à Neuchâtel, a été constituée le 27 décembre 1989. Elle a pour but l'achat, la vente et la location de véhicules automobiles, le commerce de pièces détachées et d'accessoires, de carburants et de lubrifiants, ainsi que l'exécution de travaux mécaniques, de carrosserie et d'entretien des véhicules. Les comptes de la société 2004 faisaient état d'un bénéfice de 291'341 fr., après déduction de diverses provisions pour un montant total de 1'375'126 fr. 70, en particulier une provision pour rachat des contrats de leasing s'élevant à 953'446 fr. 70 et une prime de 72'000 fr. pour la remise en état des véhicules loués. Le Service des contributions du canton de Neuchâtel a toutefois procédé à plusieurs corrections sur le bénéfice déclaré. Le 21 février 2006, il a taxé la société pour l'impôt fédéral direct et les impôts cantonal et communal 2004; il a notamment réduit la provision constituée pour rachat des contrats de leasing à raison de 153'446 fr., en précisant qu'après cinq ans, celle-ci ne devra pas excéder 50'000 fr. Cette décision a été confirmée sur réclamation, par décision du 5 avril 2006. X._ SA a recouru auprès du Tribunal fiscal du canton de Neuchâtel qui, par jugement du 31 octobre 2008, a admis partiellement le recours, en particulier sur le principe d'une provision pour couvrir l'obligation de reprise découlant des contrats de leasing, et a renvoyé le dossier au Service des contributions pour le calcul de cette provision. B. Examinant le recours de la société contre ce jugement, le Tribunal administratif du canton de Neuchâtel a informé X._ SA qu'il envisageait une reformatio in pejus et l'a dès lors invitée, par lettre du 17 décembre 2009, à retirer son recours ou à se déterminer. La recourante ayant retiré sa conclusion tendant à l'admission d'une provision de 10% pour remise en état des véhicules loués, seule la question de la provision pour couvrir l'engagement de reprise des véhicules découlant des contrats de leasing était litigieuse. Sur ce point, le Tribunal administratif a considéré que la constitution d'une telle provision était admissible, mais qu'elle devait se limiter à couvrir l'obligation de rachat découlant des contrats de leasing conclus entre les instituts de financement et X._ SA, toute autre provision pour frais de remise en état, usure normale et risque de dépréciation des véhicules qui seraient rachetés à un prix trop élevé étant exclue. Dès lors, par arrêt du 9 juin 2010, il a annulé le jugement du Tribunal fiscal du 31 octobre 2008, la décision sur réclamation du 5 avril 2006 et les décisions de taxation du 21 février 2006 pour l'impôt fédéral et les impôts cantonal et communal 2004, dans la mesure où elles concernaient la provision pour rachat des véhicules en leasing, la cause étant renvoyée au Service des contributions pour nouvelle taxation 2004 qui tienne compte d'une provision correspondant à l'addition des montants prédéfinis de rachat des véhicules en leasing. Le Tribunal administratif a en outre considéré cette reformatio in pejus justifiée au regard du caractère manifestement erroné du jugement entrepris et de l'intérêt fiscal en jeu. C. Le Service des contributions du canton de Neuchâtel (en abrégé: SCCO) forme un recours en matière de droit public contre l'arrêt du 9 juin 2010 et demande au Tribunal fédéral de: "1. Annuler le chiffre 2 du dispositif de l'arrêt du 9 juin 2010 du TA qui renvoie la cause au SCCO pour qu'il effectue la taxation 2004 de la société X._ SA au sens des considérants de l'arrêt attaqué (...) en calculant une provision pour couvrir l'engagement de reprise par la société X._ SA des véhicules en leasing correspondant à l'addition des valeurs de rachat fixées dans les contrats de leasing. 2. Fixer en matière d'impôt cantonal et communal direct 2004 le bénéfice net imposable de la société X._ SA avant répartition intercantonale à CHF 1'317'787.- et le capital imposable avant répartition intercantonale à CHF 4'216'243.- 3. Fixer en matière d'impôt fédéral direct 2004 le bénéfice net imposable de la société X._ SA à CHF 1'317'787.- 4. Mettre les frais de la procédure à la charge de la société X._ SA. " Le Tribunal administratif se réfère à son arrêt et conclut au rejet du recours. X._ SA (ci-après, aussi désignée par "la société intimée") conclut, avec suite de frais et dépens, à l'irrecevabilité du recours, subsidiairement à son rejet. L'Administration fédérale des contributions a déposé des observations au terme desquelles elle propose d'admettre le recours. 