Sachverhalt: A. Am 20. Oktober 2009 kündigte die B._ (Beschwerdegegnerin) das zwischen ihr als Vermieterin und A._ (Beschwerdeführer) als Mieter bestehende Mietverhältnis über eine 1-Zimmer-Wohnung und einen Zusatzkeller an der Kantonsstrasse in X._ wegen sorgfaltswidrigen Gebrauchs der Mietsache gestützt auf Art. 257f Abs. 3 bzw. Abs. 4 OR per 30. November 2009. Dagegen gelangte der Beschwerdeführer an die kantonale Schlichtungsbehörde für Miete und Pacht, welche die Kündigung mit Entscheid vom 4. Dezember 2009 für wirksam erklärte und eine Erstreckung des Mietverhältnisses ausschloss. Den Entscheid der Schlichtungsbehörde zog der Beschwerdeführer mit Klage vom 22. Dezember 2009 an das Amtsgericht Luzern-Land weiter, das diese mit Urteil vom 17. Mai 2010 abwies und die Kündigung per 30. November 2009 für wirksam erklärte. B. Gegen das Urteil des Amtsgerichts erhob der Beschwerdeführer am 27. Mai 2010 Appellation beim Obergericht des Kantons Luzern. Mit Gesuch vom 1. Juli 2010 beantragte die Beschwerdegegnerin die Sicherstellung ihrer Parteikosten. Mit Entscheid vom 19. Juli 2010 hiess das Obergericht das Sicherstellungsgesuch gut und verpflichtete den Beschwerdeführer dazu, der Beschwerdegegnerin innert 14 Tagen seit Zustellung des Entscheids die erstinstanzlichen Parteikosten sowie die voraussichtlichen Parteikosten vor zweiter Instanz im Betrag von insgesamt Fr. 8'256.15 sicherzustellen, andernfalls auf die Appellation nicht eingetreten und das Verfahren durch Erledigungsentscheid beendet werde. Mit Entscheid vom 2. September 2010 trat das Obergericht auf die Appellation mangels fristgerechter Zahlung der Sicherheitsleistung nicht ein. C. Mit Beschwerde in Zivilsachen beantragt der Beschwerdeführer dem Bundesgericht, es sei der Entscheid des Obergerichts aufzuheben und die Sache zur Fortführung des Appellationsverfahrens an die Vorinstanz zurückzuweisen. Die Beschwerdegegnerin und die Vorinstanz schliessen in ihren Vernehmlassungen auf Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten ist. D. Mit Verfügung vom 1. November 2010 wurde das Gesuch der Beschwerdegegnerin um Sicherstellung der Parteikosten gutgeheissen, worauf der Beschwerdeführer bei der Bundesgerichtskasse einen Betrag von Fr. 2'500.-- hinterlegte. Mit Verfügung vom 8. November 2010 wurde das Gesuch des Beschwerdeführers um aufschiebende Wirkung gutgeheissen.