Fatti: A. Con due decisioni del 24 aprile 2007 l'Ufficio dell'assicurazione invalidità del Cantone Ticino (UAI) ha assegnato a G._, nato nel 1955, di professione fiduciario, affetto da disturbo della personalità di tipo borderline, una rendita intera di invalidità con effetto dal 1° giugno 2004. Trattandosi di richiesta tardiva, la rendita è stata versata soltanto a far tempo dal 1° settembre 2004. B. B.a Avverso i citati provvedimenti è insorta con gravame al Tribunale delle assicurazioni del Cantone Ticino GastroSocial Cassa Pensione, a cui G._ era assicurato quale dipendente di L._ SA, chiedendone l'annullamento e altresì l'edizione degli atti relativi alla procedura penale pendente nei confronti dell'interessato. A suo parere non vi sarebbe stata alcuna invalidità. Pure la fondazione Patria per l'incremento dell'assicurazione del personale (dal novembre 2007 Helvetia Fondazione collettiva di previdenza del personale), cui G._ era affiliato tramite la società C._ SA, ha interposto ricorso, adducendo che gli accertamenti posti in atto dall'amministrazione per stabilire la capacità lavorativa residua dell'interessato sarebbero insufficienti. B.b In entrambi i casi l'UAI ha chiesto la retrocessione degli atti per l'esecuzione di nuovi accertamenti medici. I ricorsi sono stati trasmessi anche a G._ per presa di posizione. Dopo aver congiunto le cause, il vicepresidente del Tribunale cantonale delle assicurazioni ha ordinato l'erezione di una perizia giudiziaria psichiatrica a cura della dott.ssa Z._ e presentato alla Camera dei ricorsi penali (CRP) istanza di consultazione degli atti relativi al procedimento penale pendente nei confronti di G._. Tutte le parti interessate, G._ compreso, hanno proposto quesiti peritali. Dopo oltre un anno e mezzo e ripetuti solleciti, la Procura ha messo a disposizione del Tribunale cantonale delle assicurazioni, per il tramite del cancelliere incaricato, gli atti penali richiesti. I verbali assunti agli atti sono stati trasmessi a tutte le parti per presa di posizione. B.c Con giudizio del 9 maggio 2011 il Tribunale cantonale delle assicurazioni ha accolto i ricorsi, annullando le decisioni impugnate. C. Patrocinato dall'avv. Luca Trisconi, G._ insorge con ricorso in materia di diritto pubblico al Tribunale federale, chiedendone in via principale l'accoglimento, con conseguente annullamento del giudizio impugnato e conferma delle decisioni amministrative; in via subordinata postula l'annullamento del giudizio e il rinvio dell'incarto alla Corte cantonale per nuova pronuncia. Dei motivi si dirà, se necessario, nei considerandi di diritto. Chiamati a pronunciarsi sul gravame, GastroSocial e Helvetia propongono di respingerlo, mentre l'UAI ha dichiarato di non avere osservazioni in merito.