Sachverhalt: A. X._ ist bei der Y._ AG als Direktor angestellt, Mitglied des Verwaltungsrates und an der Gesellschaft massgeblich beteiligt. Für die direkten Bundessteuern 2001 bis 2003 wurde er mit steuerbaren Einkommen von Fr. 195'900.-- (2001), Fr. 186'600.-- (2002) und Fr. 160'000.-- (2003) rechtskräftig veranlagt. B. Mit Schreiben vom 10. Mai 2010 leitete das Kantonale Steueramt Zürich (nachfolgend: Steueramt) für die Steuerperioden 2001 bis 2003 ein Nachsteuer- und Bussenverfahren betreffend die Staats- und Gemeindesteuern sowie die direkte Bundessteuer ein. Zur Begründung führte das Steueramt aus, es bestehe der Verdacht auf Unterbesteuerung von Einkommen bzw. auf Steuerverkürzung durch eine Pflichtverletzung im Einschätzungsverfahren. Am 13. Juli 2011 auferlegte das Steueramt X._ u.a. betreffend die direkte Bundessteuer eine Nachsteuer von Fr. 21'067.20 sowie eine Busse von Fr. 12'266.10. C. Mit Sprungbeschwerde an das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich vom 19. August 2011 focht X._ die Verfügung vom 13. Juli 2011 betreffend die direkte Bundessteuer an. Das Verwaltungsgericht hiess die Beschwerde teilweise gut, indem es - aufgrund der Anwendung eines anderen Tarifs und entsprechend dem Antrag des Steueramtes - die Nachsteuer samt Zins auf Fr. 20'832.55 herabsetzte. D. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten vom 5. April 2012 beantragt X._ vor Bundesgericht, für die Steuerperioden 2001 bis 2003 keine Nachbesteuerung vorzunehmen. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich beantragt die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Das Steueramt und die Eidgenössische Steuerverwaltung schliessen auf Abweisung der Beschwerde.