Sachverhalt: A. A.a Am 14. Juli 2009 ersuchte Z._ den Einzelrichter im summarischen Verfahren des Bezirks Pfäffikon um Verarrestierung diverser X._ gehörender Vermögenswerte. Seine Arrestforderung in der Höhe von Fr. 5'659'082.91 (nebst Zins) stützt er auf ein Urteil des Oberlandesgerichts München (D) vom 28. September 2004 sowie auf zwei Kostenfestsetzungsbeschlüsse des Landgerichts München (D) vom 8. Februar 2005 und 19. Oktober 2005. A.b Mit Urteil vom 20. Juli 2009 erklärte der Einzelrichter im summarischen Verfahren des Bezirkes Pfäffikon ZH die deutschen Urteile für vollstreckbar und befand die Arrestforderung im Umfang von Fr. 3'788'625.60 als glaubhaft gemacht; die Vollstreckbarerklärung ist rechtskräftig. Im gleichen Urteil erliess der angerufene Richter die drei beantragten Arrestbefehle an die Betreibungsämter A._, B._ und C._. Vom Arrestbeschlag waren unter anderem betroffen: 98 Aktien der S._ AG mit Sitz in D._, drei im Grundbuch auf die S._ AG als Alleineigentümerin eingetragene Grundstücke (Liegenschaft "E._") sowie auf den Namen von X._ bzw. der S._ AG lautende Ansprüche (Forderungen, Kontokorrentguthaben, Barschaft in in- und ausländischer Währung, Wertschriften, Depots, Edelmetalle, einschliesslich Herausgabeansprüche aus Depotverträgen und Treuhandverhältnissen) gegen die T._ AG in D._. Soweit X._ betreffend, findet sich der gleiche Arrestgegenstand in den Arrestbefehlen an die Betreibungsämter C._ und A._; der Arrest auf die Ansprüche der S._ AG gegenüber der T._ AG ergibt sich aus dem Arrestbefehl an das Betreibungsamt B._. B. Gegen die Arrestbefehle erhoben X._, W._ (Vater des Arrestschuldners), V._ (Bruder des Arrestschuldners), die U._ GmbH + Co. KG mit Sitz in Deutschland und die S._ AG Arresteinsprache. Der Arresteinspracherichter trat auf die Einsprache der S._ AG zufolge Verspätung nicht ein, hiess diejenige von X._ teilweise gut und hob den Arrestbefehl an das Betreibungsamt A._ hinsichtlich der Ansprüche gegen die T._ AG und weiterer, im vorliegenden Verfahren nicht mehr streitgegenständlicher Arrestgegenstände auf; soweit weitergehend wies er die Einsprachen ab (Verfügung vom 18. März 2010). C. Mit Ausnahme der S._ AG zogen alle Einsprecher den Einspracheentscheid an das Obergericht des Kantons Zürich weiter. Z._ erhob Anschlussrekurs; er beantragte, die ursprünglichen Arrestbefehle zu bestätigen. Mit Beschluss vom 31. August 2010 hiess das Obergericht den Rekurs des W._ vollumfänglich (Dispositiv-Ziff. 2a; Entlassung von 53 Aktien der S._ AG aus dem Arrestbeschlag gemäss den Arrestbefehlen an die Betreibungsämter A._ und B._) und denjenigen der U._ GmbH + Co. KG teilweise gut (Dispositiv-Ziff. 6b); hingegen wies es diejenigen von X._ (Dispositiv-Ziff. 2c) und V._ (Dispositiv-Ziff. 6a) wie auch den Anschlussrekurs des Z._ (Dispositiv-Ziff. 2b) vollumfänglich ab. D. Mit Beschwerde in Zivilsachen vom 4. Oktober 2010 gelangt X._ (nachfolgend Beschwerdeführer) an das Bundesgericht. Er beantragt, die im Arrestbefehl an das Betreibungsamt A._ enthaltene Liegenschaft "E._" und die verbleibenden 45 Inhaberaktien der S._ AG aus dem Arrestbeschlag zu entlassen sowie den Arrestbefehl an das Betreibungsamt B._ mit Bezug auf die bei der T._ AG gelegenen Vermögenswerte, die der S._ AG zustünden, aufzuheben bzw. die entsprechenden Vermögenswerte aus dem Arrestbeschlag zu entlassen; eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an das Obergericht zurückzuweisen. Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz habe seine verfassungsmässigen Rechte verletzt, indem sie auf seinen Rekurs gegen den Arresteinspracheentscheid nicht eingetreten sei; in der Sache macht er geltend, die verarrestierten Gegenstände würden ihm nicht gehören. Mit Verfügung vom 21. Oktober 2010 hat die Präsidentin der II. zivilrechtlichen Abteilung das Gesuch um aufschiebende Wirkung abgewiesen. Es wurden die Akten, aber keine Vernehmlassungen eingeholt.