Faits: A. V._ , ingénieur ETS en électronique, travaillait en qualité de conseiller en informatique et agent commercial pour la société X._ SA depuis le 1er décembre 1998. Mis en arrêt de travail à partir du 18 décembre 2004 (à 100 % jusqu'au 20 janvier 2005, puis à 80 %) par son médecin traitant, la doctoresse T._, spécialiste en médecine interne FMH, il a présenté une demande de prestations de l'assurance-invalidité, le 16 janvier 2006, en invoquant être atteint du virus HIV, souffrir de surmenage avec dysthymie, d'un burn-out et présenter un état dépressif. Entre autres mesures d'instruction, l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'office AI) a soumis l'assuré à un examen auprès de son Service médical régional AI (SMR) qui a été effectué par les docteurs G._, spécialiste en médecine interne et rhumatologie FMH, et B._, spécialiste en psychiatrie FMH. Se fondant sur les conclusions de ces derniers, selon lesquelles V._ disposait d'une capacité de travail entière dans sa profession (rapport du 18 janvier 2008), l'office AI a rejeté la demande par décision du 7 juillet 2008. B. Saisi d'un recours formé par l'assuré contre cette décision, le Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales, a confié une expertise au Centre d'expertise médicale Y._ (CEMed), où les docteurs S._, spécialiste en psychiatrie et psychothérapie FMH, A._, spécialiste en rhumatologie FMH, et E._, spécialiste en médecine interne FMH, ont rendu leur rapport le 9 avril 2010. Au terme de leurs examens respectifs, les médecins ont conclu à une incapacité de travail de 50 %, présente depuis août 2008, en raison d'un trouble dépressif récurrent (niveau actuel moyen), d'un état anxieux d'intensité moyenne, de syndromes comportementaux non spécifiés associés à des perturbations physiologiques et des facteurs physiques (affection HIV) et d'autre modification durable de la personnalité. Par jugement du 24 janvier 2011, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois a reconnu à V._ le droit à une demi-rente d'invalidité à partir du 1er décembre 2005. C. L'office AI interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il demande l'annulation. Il conclut au renvoi du dossier à la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois pour une instruction complémentaire sous la forme d'une nouvelle expertise judiciaire pluridisciplinaire. V._ n'a pas pris de conclusions sur le fond.