Sachverhalt: A. Die Staatsanwaltschaft des Kantons Zug führt Strafuntersuchungen gegen X._ und Mitbeteiligte wegen Vermögens- und Urkundendelikten. Am 23. Oktober 2009 reichte X._ ein erstes Ausstandsbegehren gegen den ermittelnden Staatsanwalt Y._ ein. Ab November 2009 wurden die Verfahren von Staatsanwalt Z._ weitergeführt. Das Ausstandsbegehren wurde vom stellvertretenden Oberstaatsanwalt am 7. Juni 2010 und - nachdem das Obergericht des Kantons Zug, Justizkommission, Strafrechtliche Kammer, am 8. Juli 2010 auf eine Beschwerde in der Ausstandsfrage nicht eingetreten war - letztinstanzlich vom Bundesgericht mit Urteil vom 11. Januar 2011 abgewiesen, soweit darauf einzutreten war (Verfahren 1B_224/2010 und 1B_266/2010). Bereits zuvor, am 31. Dezember 2010, hatte X._ nach Einsichtnahme in die vollständigen Akten ein weiteres Ausstandsgesuch gegen die gesamte Staatsanwaltschaft des Kantons Zug eingereicht. Auf dieses Gesuch trat das Obergericht des Kantons Zug, Justizkommission, I. Beschwerdeabteilung, mit Präsidialverfügung vom 20. Januar 2011 nicht ein. Die Beschwerde von X._ gegen diesen Entscheid wies das Bundesgericht mit Urteil vom 14. April 2011 ab, soweit es darauf eintrat (Verfahren 1B_86/2011). Am 23. Februar 2011 reichte X._ ein weiteres Ausstandsbegehren ein, diesmal gegen die Staatsanwälte Y._ und Z._. Er machte insbesondere geltend, Staatsanwalt Y._ habe einer erst jetzt zugänglich gemachten handschriftlichen Notiz zufolge - obwohl ausstandsverpflichtet - an der Erteilung eines Gutachtensauftrags mitgewirkt und dadurch einen krassen Verfahrensfehler begangen, der seine Voreingenommenheit aufzeige. Staatsanwalt Z._ sei an dieser Rechtsverletzung beteiligt gewesen und habe dadurch ebenfalls gravierend gegen seine Amtspflichten verstossen, was ihn in den Ausstand zwinge. B. Mit Urteil vom 17. August 2011 wies das Obergericht des Kantons Zug, I. Beschwerdeabteilung, "die Beschwerde" (recte: die Ausstandsbegehren) ab, soweit es darauf eintrat. Das Obergericht erwog, seit dem Entscheid des Bundesgerichts vom 11. Januar 2011 führe wieder Staatsanwalt Y._ die Untersuchungsverfahren gegen X._. Staatsanwalt Z._ sei mit diesen Verfahren nicht mehr befasst, weshalb kein aktuelles Rechtsschutzinteresse an der Beurteilung seiner Ausstandspflicht bestehe. Das Verhalten von Staatsanwalt Y._ vermöge noch keinen objektiven Anschein von Befangenheit zu erwecken, selbst wenn die Vorwürfe zutreffen sollten. C. Mit Eingabe vom 19. September 2011 führt X._ Beschwerde in Strafsachen beim Bundesgericht. Er beantragt, den angefochtenen Entscheid aufzuheben und die Staatsanwälte Y._ und Z._ in allen Verfahren gegen ihn zum Ausstand zu verpflichten. Das Obergericht des Kantons Zug schliesst unter Hinweis auf die Erwägungen im angefochtenen Entscheid auf Abweisung der Beschwerde. Die beteiligten Staatsanwälte haben auf eine Vernehmlassung verzichtet.