Sachverhalt: A. Der kosovarische Staatsangehörige X._ (geb. 1983) reiste Ende 1995 in die Schweiz ein und ersuchte zusammen mit seinen Eltern und Geschwistern erfolglos um Asyl. Im Rahmen einer gruppenweise vorläufigen Aufnahme von Asylsuchenden aus dem Kosovo konnte er zunächst in der Schweiz verbleiben. Die kollektive vorläufige Aufnahme wurde per 16. August 1999 wieder aufgehoben und X._ kehrte in seine Heimat zurück. Mitte 2002 reiste er wieder zum Zwecke der Heiratsvorbereitung in die Schweiz ein. Am 9. September 2002 heiratete er die spanische Staatsangehörige Y._ (geb. 1965), worauf ihm eine bis 8. September 2007 gültige Aufenthaltsbewilligung EU/EFTA erteilt wurde. Im Mai 2005 zog X._ aus der ehelichen Wohnung aus und weilte in der Folge im Kosovo. Am 1. November 2005 kehrte er in die Schweiz zurück und wohnte zunächst bei seinem Vater und später in einer eigenen Wohnung. Trotz des getrennten Wohnsitzes der Ehegatten verlängerte das Migrationsamt des Kantons Zürich die Aufenthaltsbewilligung von X._ jeweils um ein Jahr, zuletzt bis 8. September 2011. B. Mit Verfügung vom 2. August 2011 widerrief das Migrationsamt die Aufenthaltsbewilligung und setzte X._ eine Frist bis 31. Oktober 2011, um die Schweiz zu verlassen. Die Sicherheitsdirektion bzw. das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich bestätigten am 16. April 2012 bzw. 14. November 2012 diesen Entscheid. C. X._ beantragt mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten vom 19. Dezember 2012, das Urteil des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich sei aufzuheben und ihm der weitere Verbleib in der Schweiz zu ermöglichen; eventualiter sei die Sache an die Vorinstanz zurückzuweisen. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich verzichtet auf eine Vernehmlassung. Die Sicherheitsdirektion und das Migrationsamt des Kantons Zürich haben sich nicht vernehmen lassen. Das Bundesamt für Migration schliesst auf Abweisung der Beschwerde. Mit Verfügung vom 28. Dezember 2012 hat der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung des Bundesgerichts der Beschwerde antragsgemäss die aufschiebende Wirkung zuerkannt.