Faits: A. A._, né en 1965, et dame A._, née en 1970, se sont mariés le 30 avril 2003. De cette union sont issus deux enfants, soit B._, née en 2007, et C._, né en 2009. Les époux ont mis un terme à leur vie commune en octobre 2007. B. B.a Les 24 et 29 juin 2010, chaque époux a formé séparément une demande unilatérale en divorce devant le Tribunal de première instance de Genève, assortie d'une requête de mesures préprovisoires urgentes et provisoires. Par jugement du 4 février 2011, communiqué le 9 du même mois, le tribunal a, à titre de mesures provisionnelles, notamment, réglé le droit de visite du père et condamné ce dernier à verser une contribution d'entretien à sa famille de 10'000 fr. par mois, avec effet rétroactif et sous réserve d'imputation des montants déjà versés. La voie de droit y était indiquée en ces termes: "Conformément aux art. 308 ss du Code de procédure civile (CPC), la présente décision peut faire l'objet d'un appel par devant la Cour de justice dans les 30 jours qui suivent sa notification. [...]". B.b Par courrier du 3 mars 2011, dame A._, se prévalant de l'entrée en force du jugement du 4 février 2011, a mis son époux en demeure de lui verser l'arriéré de contributions d'entretien. B.c Par mémoire déposé le 14 mars 2011 au greffe de la Cour de justice du canton de Genève, A._ a interjeté un appel contre ce jugement, demandant la réforme de ce dernier concernant l'exercice de son droit de visite et le montant de la contribution d'entretien due à la famille. Par arrêt du 26 août 2011, la Cour de justice a déclaré cet appel irrecevable, faute d'avoir été exercé dans le délai de 10 jours prévu par le Code de procédure civile du 19 décembre 2008 (CPC; RS 272). C. Par mémoire du 7 octobre 2011, A._ forme un recours en matière civile contre cet arrêt. Il conclut, principalement, à sa réforme, en ce sens que son appel soit déclaré recevable et la cause renvoyée à la Cour de justice pour qu'elle entre en matière et statue sur le fond de l'appel; subsidiairement, il conclut à son annulation et au renvoi de la cause à la Cour de justice pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Il se plaint de la violation des art. 5 al. 3, 9, 29 al. 2 et 29a Cst. Invitées à se déterminer, l'intimée conclut principalement à l'irrecevabilité du recours, subsidiairement au rejet de ce dernier, tandis que la cour cantonale se réfère aux considérants de son arrêt. D. Le 23 février 2012, le Tribunal fédéral a délibéré sur le recours en séance publique.