Sachverhalt: A. A.a X._ war bis 31. Mai 2009 als Oberarzt am Universitätsspital Zürich (USZ) in einem öffentlich-rechtlichen Arbeitsverhältnis angestellt. Das USZ wurde per 1. Januar 2007 in eine selbstständige öffentlich-rechtliche Anstalt umgewandelt. Gleichzeitig stellte das Amt für Wirtschaft und Arbeit des Kantons Zürich in einer Verfügung vom 24. Januar 2007 zuhanden des Verbands Schweizerischer Assistenz- und Oberärzte fest, das USZ sei mit der Verselbstständigung den Arbeits- und Ruhezeitvorschriften des Bundesgesetzes vom 13. März 1964 über die Arbeit in Industrie, Gewerbe und Handel (Arbeitsgesetz, ArG; SR 822.11) unterworfen, unter Vorbehalt von Art. 71 lit. b ArG. Diese Feststellungsverfügung wurde von der Volkswirtschaftsdirektion des Kantons Zürich mit Verfügung vom 26. März 2008 bestätigt, nachdem das USZ dagegen Rekurs erhoben hatte. Damit galt für die Oberärzte ab 1. Januar 2007 eine wöchentliche Höchstarbeitszeit gemäss Art. 9 Abs. 1 lit. b ArG von 50 Stunden. A.b X._ leistete in den Jahren 2007 und 2008 unbestrittenermassen 2002 Stunden Überzeit. Dies entspricht einem Überzeitlohn, einschliesslich des Zuschlags von 25% gemäss Art. 13 Abs. 1 ArG, von Fr. 131'957.-. Im gleichen Zeitraum erhielt X._ Entschädigungen von Fr. 157'785.- aus den Honorarpools ausbezahlt. A.c Am 1. Januar 2008 trat das kantonalzürcherische Gesetz über die ärztlichen Zusatzhonorare vom 12. Juni 2006 (LS 813.14; nachfolgend: Honorargesetz) in Kraft. Gestützt darauf - und für die Zeit bis Ende 2007 gestützt auf einen Beschluss des Regierungsrats vom 19. Dezember 1990 (RRB 4094/1990) - verfügte die Spitaldirektion des USZ am 9. Oktober 2009, der Betrag von Fr. 157'785.- werde an die Entschädigung für geleistete Überzeit angerechnet. A.d Hiegegen rekurrierte X._ - wie 26 weitere Oberärzte und Oberärztinnen als Adressaten vergleichbarer Verfügungen - an den Spitalrat des USZ. Dieser fällte am 20. Oktober 2010 folgenden Grundsatzentscheid: "1. Oberärztinnen und Oberärzten mit Bewilligung zur privatärztlichen Tätigkeit wird das Überzeitguthaben der Jahre 2007 und 2008 unter Anrechnung der in derselben Zeitperiode ausbezahlten Honorare bzw. Leistungsprämien aus den Honorarpools ausbezahlt. Vom anrechenbaren Betrag ist das von der Spitalleitung für die Jahre 2007 und 2008 festgesetzte und gemäss Anstellungsgrad und -dauer berechnete Minimal-Honorar gemäss Beschluss über die Verwendung des Oberarzt-Gemeinschaftspools vom 27.8.2003, Ziffer 2b, abzuziehen. 2. Oberärztinnen und Oberärzten ohne Bewilligung zur privatärztlichen Tätigkeit, welche als Honorare ausschliesslich das Minimal-Honorar aus dem Oberarzt-Gemeinschaftspool gemäss Beschluss über die Verwendung des Oberarzt-Gemeinschaftspools vom 27.8.2003, Ziffer 2b, erhalten haben, wird das Überzeitguthaben der Jahre 2007 und 2008 ohne Anrechnung von Honoraren ausbezahlt. 3. Dieser Beschluss ist den Rekursentscheiden betreffend Abrechnung Mehrzeitguthaben und Anrechnung der Honorarauszahlungen als Begründung beizulegen." Mit Entscheid vom gleichen Tag und unter Hinweis auf den oben genannten Grundsatzentscheid wies der Spitalrat den Rekurs von X._ im Grundsatz ab und wies die Sache zur Neuberechnung der Minimal-Honorare an die Vorinstanz zurück. B. X._ reichte Beschwerde beim Verwaltungsgericht des Kantons Zürich ein mit dem Antrag, es sei der Entscheid des Spitalrats vom 20. Oktober 2010 aufzuheben und das USZ zur Zahlung von Fr. 131'957.- nebst Zins zu verpflichten. Das Verwaltungsgericht wies die Beschwerde mit Entscheid vom 7. Oktober 2011 ab. C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten lässt X._ - unter Aufrechterhaltung seiner vorinstanzlichen Rechtsbegehren - die Aufhebung des Entscheids des Verwaltungsgerichts vom 7. Oktober 2011 beantragen. Eventuell sei die Sache zur Abnahme weiterer Beweise und zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Das USZ lässt auf Abweisung der Beschwerde schliessen, soweit darauf eingetreten werden könne. D. Am 23. August 2012 hat das Bundesgericht eine publikumsöffentliche Beratung durchgeführt.