Faits: A. Né en 1985 et originaire de Serbie et Monténégro, X._ a séjourné en Suisse entre 2003 et 2004 en tant que requérant d'asile mais a été refoulé vers Belgrade le 21 avril 2004, sa demande d'asile ayant été rejetée. Le 28 décembre 2006, il a épousé en Serbie A._, ressortissante du Kosovo titulaire d'une autorisation d'établissement. Le couple est arrivé en Suisse le 30 novembre 2007 et X._ a obtenu une autorisation de séjour au titre du regroupement familial. Aucun enfant n'est né de cette union. En 2009, le Service de la population du canton de Vaud (ci-après: le Service cantonal) a ordonné une enquête de police, qui a révélé que le couple vivait séparé au plus tard depuis la mi-février 2009. B. Par décision du 2 novembre 2009, le Service cantonal a révoqué l'autorisation de séjour de X._, lui impartissant un délai d'un mois pour quitter la Suisse. Le 11 juin 2010, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: le Tribunal cantonal) a rejeté le recours de X._ et confirmé la décision du 2 novembre 2009. C. Contre l'arrêt du 11 juin 2010, X._ forme un "recours" au Tribunal fédéral en concluant à l'annulation de la décision attaquée, ainsi que de celle rendue par le Service cantonal et, statuant à nouveau, de constater son droit à la délivrance d'une autorisation de séjour, le dossier étant renvoyé aux autorités cantonales pour qu'elles procèdent aux formalités nécessaires, subsidiairement pour complément d'instruction et nouvelle décision dans le sens des considérants. Par ordonnance présidentielle du 19 juillet 2010, le Tribunal fédéral a admis la requête d'effet suspensif formée par X._. Le Service cantonal a renoncé à se déterminer sur le recours. Le Tribunal cantonal, se référant à son arrêt du 11 juin 2010, conclut au rejet du recours, à l'instar de l'Office fédéral des migrations.