Sachverhalt:
A. Im April 2009 machte die X._ (Beschwerdeführerin) beim Bezirksgericht Meilen gegen die in Deutschland domizilierte Y._ GmbH (Beschwerdegegnerin) eine Forderungsklage über insgesamt Fr. 24'132.90 zuzüglich Zins und Weisungskosten anhängig, wobei sie das Rechtsbegehren später um Fr. 16'000.-- erweiterte. Dabei stellte sie mit separater Eingabe den prozessualen Antrag, einen Vorentscheid hinsichtlich der Zuständigkeit eines schweizerischen Gerichts und der Anwendbarkeit des schweizerischen Rechts zu fällen. Mit Präsidialverfügung vom 25. Mai 2009 wurde das Prozessthema zunächst auf die Frage der örtlichen Zuständigkeit des angerufenen Gerichts beschränkt. Am 1. Dezember 2009 beschloss das Bezirksgericht, die von der Beschwerdegegnerin erhobene Einrede der örtlichen Unzuständigkeit abzuweisen.
Gegen den die örtliche Zuständigkeit bejahenden bezirksgerichtlichen Beschluss erhob die Beschwerdegegnerin Rekurs an das Obergericht des Kantons Zürich. Dieses trat darauf mit Beschluss vom 23. Dezember 2009 wegen Verspätung nicht ein. Es erwog, die Rekursschrift sei am letzten Tag der Rekursfrist, am 14. Dezember 2009, per Telefax eingegangen. Dieser Faxsendung komme keine fristwahrende Wirkung zu, da sie nicht mit der eigenhändigen Unterschrift versehen sei. Die Rekurseingabe mit der Original-Unterschrift sei der schweizerischen Post erst am 16. Dezember 2009, also nach Ablauf der Rekursfrist, übergeben worden und damit nicht fristwahrend erfolgt.
Gegen den Nichteintretensbeschluss des Obergerichts erhob die Beschwerdegegnerin Nichtigkeitsbeschwerde an das Kassationsgericht des Kantons Zürich. Dieses hiess die Beschwerde mit Sitzungsbeschluss vom 25. Oktober 2010 gut, hob den Beschluss des Obergerichts auf und wies die Sache zur Neubeurteilung im Sinne der Erwägungen an jenes zurück. Es legte zunächst dar, dass nach langjähriger Praxis zum massgeblichen kantonal-zürcherischen Prozessrecht eine Telefax-Eingabe unbeachtlich ist, wenn eine Verbesserung durch Nachbringen der Original-Unterschrift innert der (Beschwerde-)frist nicht möglich ist. Eine Mehrheit des Gerichts hielt diese Praxis aber für nicht länger überzeugend und änderte sie dahingehend, dass dem Absender einer rechtzeitig beim Gericht eingegangenen Telefax-Eingabe eine (allenfalls auch über das Ende der ursprünglichen Frist hinausgehende) Nachfrist zur Behebung des Mangels, d.h. zur Nachreichung der Original-Unterschrift, anzusetzen sei. Da im vorliegenden Fall die Beschwerdegegnerin die mit Original-Unterschrift versehene Rekurseingabe am 16. Dezember 2009 bereits eingereicht hatte, hätte das Obergericht nach Auffassung des Kassationsgerichts den Rekurs als fristgerecht entgegennehmen und auf ihn eintreten müssen.
B. Die Beschwerdeführerin beantragt dem Bundesgericht mit Beschwerde in Zivilsachen, den Sitzungsbeschluss des Kassationsgerichts aufzuheben und die Angelegenheit zu neuem Entscheid an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Die Beschwerdegegnerin beantragt, die Beschwerde zurückzuweisen. Die Vorinstanz verzichtete auf eine Vernehmlassung.
Erwägungen:
1. Das Bundesgericht prüft von Amtes wegen und mit freier Kognition, ob ein Rechtsmittel zulässig ist (BGE 135 III 212 E. 1 mit Hinweisen).
1.1 Der angefochtene Entscheid des Kassationsgerichts hebt den obergerichtlichen Beschluss auf und weist die Sache zur Neubeurteilung im Sinne der Erwägungen an das Obergericht zurück. Er erging zwar im Rahmen eines auf die Frage der Zuständigkeit beschränkten Vorverfahrens, entscheidet aber auf kantonaler Ebene nicht endgültig über die Frage der Zuständigkeit und bildet damit keinen Zwischenentscheid über die Zuständigkeit im Sinne von Art. 92 BGG. Er stellt vielmehr als Rückweisungsentscheid im Rahmen des Vorverfahrens über die Zuständigkeit einen "anderen" Zwischenentscheid nach Art. 93 BGG dar, der beim Bundesgericht nur unter den Voraussetzungen von Art. 93 Abs. 1 BGG angefochten werden kann (vgl. BGE 135 V 141 E. 1.1 S. 143; Urteile 4A_485/2010 vom 3. Februar 2011 E. 1.2 und 9C_67/2007 vom 28. August 2007 E. 1.1). Dies hat die Beschwerdeführerin richtig erkannt.
1.2 Gegen selbständig eröffnete Vor- und Zwischenentscheide, die weder die Zuständigkeit noch den Ausstand betreffen, ist die Beschwerde nur zulässig, wenn eine der folgenden alternativen Voraussetzungen erfüllt ist: Wenn der Zwischenentscheid einen nicht wieder gutzumachenden Nachteil bewirken kann (Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG) oder wenn die Gutheissung der Beschwerde sofort einen Endentscheid herbeiführen und damit einen bedeutenden Aufwand an Zeit oder Kosten für ein weitläufiges Beweisverfahren ersparen würde (Art. 93 Abs. 1 lit. b BGG). Die selbständige Anfechtbarkeit von Zwischenentscheiden bildet aus prozessökonomischen Gründen eine Ausnahme vom Grundsatz, dass sich das Bundesgericht mit jeder Angelegenheit nur einmal befassen soll (BGE 134 III 188 E. 2.2; 133 III 629 E. 2.1). Die Ausnahme ist restriktiv zu handhaben. Dementsprechend obliegt es dem Beschwerdeführer darzutun, dass die Voraussetzungen von Art. 93 BGG erfüllt sind, soweit deren Vorliegen nicht offensichtlich in die Augen springt (BGE 134 III 426 E. 1.2 in fine; 133 III 629 E. 2.3.1 und 2.4.2).
1.3 Die Voraussetzung nach Art. 93 Abs. 1 lit. b BGG ist vorliegend offensichtlich nicht gegeben und wird in der Beschwerde auch nicht geltend gemacht. Die Beschwerdeführerin beruft sich auf einen nicht wieder gutzumachenden Nachteil.
Ein nicht wieder gutzumachender Nachteil im Sinne von Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG muss nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung rechtlicher Natur sein, was voraussetzt, dass er durch einen späteren günstigen Entscheid nicht oder nicht mehr vollständig behoben werden kann (BGE 136 IV 92 E. 4 S. 95; 134 III 188 E. 2.1 S. 190; 133 III 629 E. 2.3.1, je mit Hinweisen). Rein tatsächliche Nachteile, etwa die Verlängerung oder Verteuerung des Verfahrens, fallen demgegenüber nicht in Betracht. Hingegen genügt die blosse Möglichkeit eines rechtlichen Nachteils (BGE 136 IV 92 E. 4 S. 95; 134 III 188 E. 2.2).
1.4 Die Beschwerdeführerin erblickt einen Nachteil darin, dass das Obergericht aufgrund des angefochtenen Beschlusses auf den Rekurs der Beschwerdegegnerin einzutreten hätte und damit ein Rechtsmittelverfahren zu durchlaufen wäre über die Richtigkeit des die örtliche Zuständigkeit bejahenden erstinstanzlichen Beschlusses des Bezirksgerichts. Demnach würde dieser erstinstanzliche Zwischenentscheid nicht sofort Verbindlichkeit erlangen, und das Klageverfahren könnte erst nach abgeschlossenem und für die Beschwerdeführerin erfolgreich verlaufenem Rechtsmittelverfahren fortgesetzt werden. Die Beschwerdeführerin moniert damit einen Zeitverlust und gegebenenfalls auch die Kostenfolgen des Rechtsmittelverfahrens. Darin ist indessen kein nicht wieder gutzumachender Nachteil zu erblicken, der zu einer selbständigen Anfechtbarkeit des Rückweisungsbeschlusses des Kassationsgerichts führen könnte, begründet doch - wie erwähnt - eine blosse Verlängerung oder Verteuerung des Verfahrens keinen rechtlichen Nachteil im Sinne von Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG.
Die Beschwerde erweist sich demnach als unzulässig und es kann auf sie nicht eingetreten werden.
2. Bei diesem Verfahrensausgang wird die Beschwerdeführerin kosten- und entschädigungspflichtig (Art. 66 Abs. 1 und Art. 68 Abs. 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Auf die Beschwerde wird nicht eingetreten.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 1'500.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Die Beschwerdeführerin hat die Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 2'000.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kassationsgericht des Kantons Zürich schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 21. Februar 2011
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Der Gerichtsschreiber:
Klett Widmer