Fatti: A. A.a Sulla particella xxx RFP di Y._, situata nella frazione di Z._, sorgono quattro case a schiera (subalterni A, B, C e D). In data 6 novembre 1998, A._ e B._ hanno acquistato, un quarto ciascuno, tale particella, trasferendosi nei subalterni C e D ed unendoli in un'unica abitazione. L'altra metà della particella è stata acquistata da C._, il quale ha dato in locazione a terzi i subalterni A e B. Il 14 maggio 2002 A._ ha venduto a B._ la sua quota di un quarto per fr. 225'000.--, soluti mediante assunzione di un equivalente debito ipotecario. L'8 gennaio 2003 B._ ha traslocato a seguito della rottura della relazione con A._. A.b Con allegato 22 settembre 2003 B._ ha convenuto A._ chiedendo che questi, sotto comminatoria dell'art. 292 CP, venisse obbligato a liberare l'alloggio ed a versarle fr. 2'500.-- mensili dal 9 gennaio 2003 per l'occupazione del medesimo. A._ ha contestato la legittimazione attiva dell'attrice e, in via riconvenzionale, ha chiesto la restituzione della quota di un quarto di comproprietà, asseritamente ceduta a mero titolo fiduciario. Con sentenza 28 dicembre 2009, il Pretore del Distretto di Lugano ha per l'essenziale accolto la petizione (senza pronuncia della minaccia di sanzioni ex art. 292 CP) e ha respinto la riconvenzionale; tasse, spese e ripetibili sono state poste a carico di A._. B. Adito con appello 27 gennaio 2010 da A._, il Tribunale di appello del Cantone Ticino con sentenza 13 luglio 2011 ha respinto il gravame e ha accolto (in quanto ricevibile) l'appello adesivo tramite il quale B._ aveva postulato che A._ le rifondesse un importo unico di fr. 1'466.-- (oltre accessori; in prima istanza aveva ottenuto a tale titolo fr. 1'666.65) e un importo mensile di fr. 4'400.-- (oltre accessori) dal febbraio 2003 alla riconsegna dell'appartamento. C. Con allegato 14 settembre 2011, A._ (ricorrente) ha inoltrato ricorso in materia civile al Tribunale federale, in accoglimento del quale chiede la riforma della sentenza d'appello nel senso dell'integrale reiezione dell'azione principale di B._ (opponente) e l'accoglimento integrale della sua riconvenzionale. Con scritto 19 ottobre 2011, l'opponente ha spontaneamente formulato delle osservazioni al ricorso, postulando che esso sia dichiarato irricevibile, eventualmente sia respinto nella misura della sua ricevibilità. Con decreto 7 novembre 2011 del Giudice dell'istruzione è stato conferito al ricorso integrale effetto sospensivo.