Faits: A. A.a Dès octobre 1993, T._ a travaillé en qualité de gérant de magasin au service de la société X._ SA, qui avait affilié son personnel en prévoyance professionnelle auprès de la fondation Mutuelle Valaisanne de prévoyance (ci-après: la fondation). Le prénommé était également assuré contre le risque de perte de salaire en cas de maladie, par une police d'assurance collective du personnel de X._ SA auprès de la fondation Mutuel Assurances, liée au Groupe Mutuel Assurances GMA SA. Après avoir subi, depuis août 1999, plusieurs périodes d'incapacité de travail, totale ou partielle, pour cause de maladie, T._ a été mis en arrêt de travail à partir du 19 août 2002 et n'a plus repris son activité. Son contrat de travail a été résilié avec effet au 31 août 2003. Dès le lendemain, T._ a bénéficié du libre passage dans une assurance individuelle de perte de gain et a, par la suite, perçu des indemnités journalières pendant 730 jours d'incapacité de travail (jusqu'au 17 août 2004). A.b Par décision du 9 juin 2006 (entrée en force), l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud a reconnu à T._ le droit à une rente entière d'invalidité, assortie de rentes complémentaires pour son épouse et deux enfants, à partir du 1er août 2003. Un montant de 45'067 fr. était retenu en faveur de l'assureur d'indemnités journalières, qui avait au préalable informé l'intéressé qu'il se ferait directement verser ce montant par l'assurance-invalidité en raison des paiements effectués pour la période du 1er août 2003 au 17 août 2004 (courrier du 5 mai 2006). De son côté, la fondation a versé à T._ une rente annuelle de la prévoyance professionnelle et deux rentes annuelles pour enfants depuis le 19 août 2004. Elle a en revanche refusé de lui allouer ces prestations à partir du 1er août 2003 déjà (courrier du 23 juin 2006). B. B.a Le 6 novembre 2006, T._ a ouvert action contre Groupe Mutuel Assurances SA devant le Tribunal des assurances du canton de Vaud. Sa demande tendait au versement de rentes d'invalidité de la prévoyance professionnelle à fixer par justice, du 1er août 2003 au 18 août 2004, avec intérêts au taux de 5 % par an; la demande visait en outre au paiement de 45'076 fr. 10 avec intérêts au même taux dès le 15 juin 2006, à titre d'indemnités pour perte de gain en cas de maladie. Deux procédures distinctes ont été ouvertes et le juge instructeur a substitué à la partie Groupe Mutuel Assurances GMA SA la fondation Mutuelle valaisanne de prévoyance en qualité de défenderesse dans l'action concernant les rentes d'invalidité; il a substitué la fondation Mutuel Assurances en qualité de défenderesse dans l'autre action. Dans la procédure portant sur les prestations de la prévoyance professionnelle, la fondation a conclu implicitement à l'admission partielle de la demande. Elle a admis devoir une rente de la prévoyance professionnelle obligatoire du 1er septembre 2003 au 18 août 2004, dont les arrérages s'élevaient à hauteur de 21'133 fr. 15. B.b Le Tribunal vaudois des assurances sociales a suspendu l'instance concernant la prévoyance professionnelle jusqu'à droit connu sur l'action relative aux indemnités journalières. Par jugement du 27 septembre 2007, il a entièrement rejeté cette action. Saisi d'un recours de T._ contre ce jugement, le Tribunal fédéral l'a rejeté, dans la mesure où il était recevable (arrêt 4A_518/2007 du 29 février 2008). B.c Après avoir repris l'instruction de la seconde cause, le Tribunal vaudois des assurances sociales a, par jugement du 9 octobre 2008, rejeté la demande de T._ contre la fondation. C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, T._ conclut, sous suite de frais et dépens, à l'annulation du jugement cantonal du 9 octobre 2008 et requiert le Tribunal fédéral de condamner la fondation à lui verser "les rentes LPP pour la période du 1er août 2003 au 18 août 2004 pour un montant que justice dira" avec intérêts au taux de 5 % par an. A titre subsidiaire, il demande le renvoi de la cause au Tribunal des assurances "pour qu'il statue dans le sens des considérants". La fondation conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer.