Fatti: A. In data 15 dicembre 2008 F._, nata nel 1962, al momento dei fatti alle dipendenze del Consorzio X._ in qualità di ausiliaria di cura e, in quanto tale, assicurata d'obbligo contro gli infortuni presso l'Istituto nazionale svizzero di assicurazione contro gli infortuni (INSAI), è stata sottoposta a un intervento per ernia discale L5-S1 sinistra presso il Servizio di Neurochirurgia dell'Ospedale Y._, durante il quale ha subito una lesione da taglio del nervo spinale L5 sinistro. Mediante decisione del 26 maggio 2011, sostanzialmente confermata in data 16 agosto 2011 anche in seguito all'opposizione interposta dall'assicurata, l'INSAI ha negato il proprio obbligo contributivo in relazione alla lesione del nervo spinale, ritenendo mancanti i presupposti per ammettere l'esistenza di un infortunio. B. Patrocinata dall'avv. Tamagni, F._ si è aggravata al Tribunale delle assicurazioni del Cantone Ticino, il quale, preso atto delle conclusioni di una perizia giudiziaria affidata al prof. B._, specialista FMH in neurochirurgia, ha accolto il ricorso (pronuncia del 17 ottobre 2012). Accertata l'esistenza di un infortunio ai sensi di legge, i giudici cantonali hanno annullato la decisione su opposizione querelata e hanno rinviato gli atti all'INSAI per definire il proprio obbligo a prestazioni. Per il resto, hanno riconosciuto all'assicurata il diritto alle ripetibili, dichiarando nel contempo priva di oggetto la sua domanda di assistenza giudiziaria. C. L'INSAI interpone ricorso in materia di diritto pubblico al Tribunale federale, al quale, protestate spese e ripetibili di sede cantonale e federale, chiede, in accoglimento del gravame, l'annullamento del giudizio impugnato. F._, sempre patrocinata dall'avv. Tamagni, protestate spese e ripetibili, propone la reiezione del ricorso, mentre l'Ufficio federale della sanità pubblica ha rinunciato a determinarsi.