Faits: A. Née en 1955, B._, infirmière-assistante de formation, a travaillé à partir du 1er juin 1988 comme accompagnante socio-éducative au service de X._, à un taux d'activité variant de 50 à 100%, puis de 85%. Mère d'un fils, né en 1982 et d'une fille, née en 1983, elle a divorcé en novembre 2003. Souffrant notamment d'un trouble dépressif majeur de degré moyen à sévère, lié notamment au décès accidentel de son fils (le 12 juin 2004), B._ a subi plusieurs périodes d'incapacité de travail et déposé, le 27 juillet 2005, une demande de prestations auprès de l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'office AI). Après avoir pris des renseignements auprès de différents médecins et de l'employeur de l'assurée, qui travaille à 50% depuis le 2 janvier 2006 (une incapacité de travail de 50% étant attestée médicalement), l'office AI a rejeté la demande de prestations par décision du 24 janvier 2007. En bref, en application de la méthode mixte d'évaluation (incapacité de 41,17% dans l'activité lucrative prise en compte pour 85% [invalidité de 34,99%]; aucun empêchement dans les travaux habituels [part 15%; invalidité de 0%]), il a fixé à 35% (34,99%) le degré d'invalidité, ce qui était insuffisant pour ouvrir le droit à une rente. B. Statuant le 4 juillet 2007 sur le recours formé par B._ contre la décision de l'office AI, le Tribunal des assurances du canton de Vaud l'a admis. Réformant la décision administrative, il a reconnu le droit de l'intéressée à une demi-rente d'invalidité fondée sur un taux d'invalidité de 50% dès le 1er juin 2005 et retourné le dossier à l'office AI pour qu'il détermine le montant des prestations auxquelles elle a droit. C. L'office AI interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il demande l'annulation. L'assurée conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales en propose l'admission.