Fatti: A. A._, nato nel 1945, ha conseguito la licenza di condurre veicoli a motore della categoria B nel 1963 e risiede a X._, in via W._. Nel 2002 è stato oggetto di un ammonimento per eccesso di velocità e nel 2006 gli è stata revocata la licenza di condurre per tre mesi, sempre per eccesso di velocità. B. Il 24 aprile 2009, alle ore 00.31, egli ha circolato con la sua autovettura in territorio di Y._, in via Z._, in direzione di X._, alla velocità di 104 km/h, accertata mediante un apparecchio radar, laddove vige un limite di 50 km/h. C. Con decreto di accusa del 22 giugno 2009 il Procuratore pubblico ha ritenuto A._ colpevole di grave infrazione alle norme della circolazione (art. 90 cifra 2 LCStr), per avere gravemente violato le stesse cagionando un serio pericolo per la sicurezza altrui circolando alla velocità di 104 km/h, malgrado il limite vigente di 50 km/h. Statuendo sull'opposizione dell'accusato, con sentenza del 16 marzo 2010 il Giudice della Pretura penale lo ha riconosciuto colpevole soltanto di contravvenzione alle norme della circolazione (art. 90 cifra 1 LCStr), per avere circolato alla velocità di 104 km/h, malgrado dovesse legittimamente ritenere che sulla tratta in cui è stato eseguito il rilevamento radar vigesse un limite di velocità di 80 km/h. L'accusato è stato condannato alla multa di fr. 1'500.-- e la sentenza, di cui non è stata chiesta la motivazione scritta, è cresciuta in giudicato incontestata. D. Preso atto del giudizio penale e raccolte le osservazioni dell'interessato, con decisione del 22 luglio 2010 la Sezione della circolazione del Dipartimento delle istituzioni ha revocato a A._ la licenza di condurre veicoli a motore per la durata di 12 mesi, ravvisando un'infrazione grave delle prescrizioni della circolazione stradale. Questa decisione è stata confermata il 16 novembre 2010 dal Consiglio di Stato, adito su ricorso del conducente. E. Con sentenza dell'11 ottobre 2012 il Tribunale cantonale amministrativo ha respinto un ricorso di A._ contro la risoluzione governativa. Ha confermato l'adempimento di un'infrazione grave ai sensi dell'art. 16c cpv. 1 lett. a LCStr ed ha ritenuto la durata della revoca rispettosa del principio della proporzionalità, corrispondendo, tenuto conto della precedente infrazione grave commessa dal conducente nel 2006, al minimo previsto dalla legge. F. A._ impugna questa sentenza con un ricorso di diritto pubblico al Tribunale federale, chiedendo in via principale di annullarla. In via subordinata, chiede che la durata della revoca sia limitata a tre mesi. G. La Corte cantonale si riconferma nella sua sentenza. Il Consiglio di Stato si rimette al giudizio del Tribunale federale. La Sezione della circolazione e l'Ufficio federale delle strade chiedono di respingere il gravame.