Faits:
A. A.a N._, née en 1959, travaillait à temps partiel en qualité d'aide hospitalière pour le compte de X._. Souffrant des séquelles d'un accident de la circulation (status post-whiplash injury, tendomyogélose de l'hémicorps gauche, troubles neurovégétatifs, intolérances médicamenteuses), elle s'est vu allouer une demi-rente d'invalidité du 1er août au 31 décembre 1994, puis une rente entière d'invalidité à compter du 1er janvier 1995, fondée sur un degré d'invalidité de 69 % fixé selon la méthode mixte d'évaluation (décision du 24 novembre 1997, confirmée après révision le 11 mars 1999).
A.b Au mois de mars 2003, l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'office AI) a initié une procédure de révision de la rente d'invalidité et fixé à cette occasion le degré d'invalidité à 68 %. Bien qu'il ait constaté que l'état de santé de l'assurée n'avait pas connu de modification notable, il a néanmoins réduit le droit de l'assurée à une rente entière d'invalidité et l'a remplacé par un trois quarts de rente à compter du 1er juillet 2004 (décision du 4 mai 2004).
A la suite de l'opposition formée par l'assurée contre cette décision, l'office AI a confié la réalisation d'un examen bidisciplinaire à son Service médical régional (SMR), dont les médecins se sont prononcés le 15 août 2005, en concluant à une capacité de travail nulle dans l'ancienne activité d'aide hospitalière, mais de 50 % dans une activité adaptée. Le 13 février 2007, l'office AI a écrit à l'assurée pour l'informer qu'il entendait réformer la décision attaquée à son détriment (reformatio in pejus). En réexaminant le dossier, il avait en effet constaté que celui-ci était incomplet sur le plan médical. Compte tenu des informations médicales collectées, il convenait de retenir que l'assurée présentait une capacité de travail de 50 % dans une activité adaptée et que l'incapacité de gain qui en résultait (37 %) était insuffisante pour ouvrir droit à une rente d'invalidité. L'opposition n'ayant pas été retirée, l'office AI a, par décision sur opposition du 24 octobre 2007, supprimé la rente en cours avec effet au 1er décembre 2007.
B. B.a Par jugement du 20 octobre 2009, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud a admis le recours et réformé la décision du 24 octobre 2007, « en ce sens que le trois quarts de rente d'invalidité est maintenu ». Saisi d'un recours de l'assurée, le Tribunal fédéral a annulé ce jugement et renvoyé la cause à la juridiction cantonale pour qu'elle reprenne depuis le début l'examen du recours formé par l'assurée et statue à nouveau sur celui-ci, après avoir examiné l'ensemble des griefs soulevés par l'intéressée en procédure cantonale (arrêt 9C_1015/2009 du 20 mai 2010).
B.b La Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud a invité les parties à se déterminer, puis a entendu deux anciennes collègues de travail de l'assurée à titre de témoins, lors d'une audience d'instruction tenue le 25 mai 2011. Statuant le 22 novembre suivant, elle a partiellement admis le recours et réformé la décision du 24 octobre 2007 « en ce sens que N._ a droit à un trois quarts de rente à compter du 1er décembre 2007 » (ch. II du dispositif).
C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, N._ demande au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, principalement de réformer le ch. II du dispositif du jugement cantonal en ce sens que lui soit reconnu le droit à une rente entière d'invalidité à compter du 1er juillet 2004. A titre subsidiaire, elle conclut à l'annulation du jugement cantonal et au renvoi de la cause à la juridiction cantonale pour qu'elle complète l'instruction et se prononce à nouveau.
L'intimé conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales (OFAS) a renoncé à se déterminer.
Considérant en droit:
1. Le recours en matière de droit public (art. 82 ss LTF) peut être formé pour violation du droit au sens des art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF), n'examine en principe que les griefs invoqués (art. 42 al. 2 LTF) et fonde son raisonnement sur les faits retenus par la juridiction de première instance (art. 105 al. 1 LTF), sous réserve des cas prévus à l'art. 105 al. 2 LTF. Le recourant ne peut critiquer la constatation de faits importants pour le jugement de la cause que si ceux-ci ont été établis en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF ou de manière manifestement inexacte (art. 97 al. 1 LTF), c'est-à-dire de manière arbitraire et si la correction du vice est susceptible d'influer sur le sort de la cause (ATF 134 V 53 consid. 4.3 p. 62 et les références).
2. 2.1 Dans un grief formel qu'il convient d'examiner en premier lieu, la recourante reproche à la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois d'avoir violé son droit d'être entendue (art. 29 al. 1 Cst.), en tant que celle-ci ne lui a pas donné la possibilité de s'exprimer sur le résultat de l'administration des preuves effectuée lors de l'audience d'instruction du 25 mai 2011. A cette occasion, un délai aurait été imparti à l'intimé pour se déterminer sur une question de droit relative au pouvoir d'examen de la juridiction cantonale; les parties n'auraient en revanche pas été invitées à se prononcer sur le résultat de l'audition des témoins, ni sur d'éventuelles réquisitions de preuve complémentaires.
2.2 La jurisprudence a déduit de l'art. 29 al. 2 Cst. le droit des parties d'être informées et de s'exprimer sur les éléments pertinents du litige avant qu'une décision touchant leur situation juridique ne soit prise, d'obtenir l'administration des preuves pertinentes et valablement offertes, de participer à l'administration des preuves essentielles et de se déterminer sur son résultat lorsque cela est de nature à influer sur la décision à rendre (ATF 133 I 270 consid. 3.1; 132 V 368 consid. 3.1 p. 370 et les références).
2.3 Il ressort en l'espèce du procès-verbal de l'audience tenue par la juridiction cantonale le 25 mai 2011 qu'après avoir entendu les deux témoins dont l'audition avait été requise par la recourante (cf. courrier du 27 janvier 2011), l'autorité cantonale de recours a donné l'occasion aux parties de s'exprimer (« Les parties sont entendues »). Elle a par ailleurs fixé un délai à l'intimé pour déposer « un mémoire de droit ». L'intimé a donné suite à cette injonction en déposant ses déterminations « concernant l'étendue du pouvoir d'examen de la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois » le 21 juin 2011, sur lesquelles la recourante s'est prononcée par la suite le 9 septembre 2011.
Dans ces circonstances, on constate que les parties ont pu se prononcer à l'issue des déclarations des témoins et ont eu l'une et l'autre la possibilité de s'exprimer au cours d'un nouvel échange d'écritures postérieur à l'audience d'instruction. Il ne ressort certes pas du procès-verbal d'audience si, et le cas échéant, sur quel(s) point(s) l'intimé puis la recourante étaient invités à se déterminer, la formulation large du procès-verbal (« mémoire de droit ») n'impliquant de prime abord pas une restriction quant à certains aspects à aborder par les parties. En tout état de cause, rien n'empêchait la recourante de compléter ses déclarations du 25 mai 2011 au cours du nouvel échange d'écritures ordonné au terme de l'audience, en se déterminant sur le résultat de l'administration des preuves ou en requérant formellement de nouvelles mesures d'instruction, comme l'a fait l'intimé dans son mémoire du 21 juin 2011. Au demeurant, dès lors que la juridiction cantonale estimait que les éléments versés au dossier étaient suffisants pour se forger une opinion claire et précise et que d'autres mesures probatoires ne pouvaient plus modifier cette appréciation (sur l'appréciation anticipée des preuves, ATF 124 V 90 consid. 4b p. 91), elle n'était pas tenue d'interpeller la recourante sur de nouvelles offres de preuve. On ne saurait donc voir, dans la manière dont la procédure a été conduite, une violation du droit d'être entendue de la recourante. Son grief est par conséquent mal fondé.
2.4 Contrairement à ce que voudrait par ailleurs la recourante, la pièce qu'elle produit à l'appui de son recours en instance fédérale (déclaration de D._ du 16 janvier 2012), qui ne figurait pas déjà au dossier de la juridiction cantonale n'est pas recevable. Elle constitue en effet un moyen de preuve nouveau au sens de l'art. 99 al. 1 LTF et ne résulte pas de la décision de l'autorité précédente.
3. Sur le fond, le litige porte sur la réduction du droit de la recourante à une rente entière à un trois quarts de rente d'invalidité dès le 1er décembre 2007. C'est le lieu de préciser qu'en tant qu'elles portent sur la reconnaissance du droit à une rente entière d'invalidité du 1er juillet 2004 au 30 novembre 2007 (cf. mémoire de recours et courrier du 25 janvier 2012 au Tribunal fédéral), les conclusions de la recourante sont dénuées d'objet. Par le ch. II du dispositif de son jugement, la juridiction cantonale a en effet maintenu le droit à une rente entière d'invalidité jusqu'au 30 novembre 2007, et prononcé la réduction à un trois quarts de rente à partir du lendemain seulement.
4. 4.1 La juridiction cantonale a constaté au vu du dossier que la décision initiale de rente n'apparaissait pas manifestement erronée, de sorte que les conditions d'une reconsidération au sens de l'art. 53 al. 2 LPGA n'étaient pas réalisées. Elle a par ailleurs retenu qu'il n'y avait pas non plus de modification importante des circonstances propre à justifier une révision au sens de l'art. 17 LPGA. En particulier, ni l'état de santé de la recourante, ni sa capacité de travail n'avaient subi de changement entre la décision initiale de rente et la décision administrative litigieuse. L'autorité de recours de première instance a également rejeté l'argumentation de la recourante selon laquelle, sans l'accident, celle-ci aurait augmenté son taux d'activité à 100 %. Aussi, a-t-elle considéré que le degré d'invalidité fixé initialement à 69 % par l'intimé devait être maintenu, ce qui impliquait la réduction de la rente entière d'invalidité à un trois quarts de rente à partir du 1er décembre 2007, en raison des dispositions finales (let. f) de la modification de la LAI du 21 mars 2003 (4ème révision de la LAI).
4.2 La recourante ne remet pas en cause les considérations des premiers juges sur l'absence de motif de reconsidération et de changement de son état de santé ou de sa capacité de travail. Elle leur reproche en revanche d'avoir nié de manière arbitraire une modification de son statut d'assurée - assurée exerçant une activité à plein temps au lieu d'une activité à temps partiel -, voire une augmentation hypothétique de son taux d'activité à plus de 50 %. Selon elle, les premiers juges auraient dû s'écarter de l'un des témoignages, dénué de valeur probante, et prendre en compte les autres éléments du dossier qui démontraient, selon le degré de la vraisemblance prépondérante, que sans atteinte à la santé, elle aurait augmenté son taux d'activité à 100 % au moment où ses enfants étaient tous trois devenus majeurs en 2004.
5. 5.1 Comme l'a à juste titre rappelé la juridiction cantonale, la révision du droit à la rente au sens de l'art. 17 LPGA suppose un changement dans les circonstances personnelles de l'assuré, relatives à son état de santé ou à des facteurs économiques, qui entraîne une modification notable du degré d'invalidité (ATF 133 V 545 consid. 6.1 p. 546 et 7.1 p. 548). En particulier, il y a lieu à révision en cas de modification sensible de l'état de santé, des conséquences sur la capacité de gain d'un état de santé resté en soi le même (ATF 130 V 343 consid. 3.5 p. 349 et les arrêts cités) ou des circonstances (hypothétiques) ayant déterminé le choix de la méthode d'évaluation de l'invalidité (ATF 117 V 198 consid. 3b p. 199).
5.2 Le point de savoir à quel taux d'activité la personne assurée travaillerait sans atteinte à la santé est une question de fait, dans la mesure où il s'agit d'une appréciation concrète des circonstances et non pas de l'application de conséquences générales tirées exclusivement de l'expérience générale de la vie. Les constatations y relatives de la juridiction cantonale lient donc le Tribunal fédéral, pour autant qu'elles ne soient ni manifestement inexactes, ni ne reposent sur une violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (consid. 1 supra). L'appréciation des preuves est arbitraire lorsqu'elle est manifestement insoutenable, en contradiction avec le dossier ou contraire au sens de la justice et de l'équité ou encore lorsque le juge ne prend pas en compte, sans raison sérieuse, un élément de preuve propre à modifier la décision, lorsqu'elle se trompe manifestement sur son sens ou sa portée, ou encore lorsque, en se fondant sur les éléments recueillis, elle en tire des conclusions insoutenables (ATF 134 V 53 consid. 4.3 p. 62; 129 I 8 consid. 1.2 p. 9).
La réponse apportée à la question de savoir à quel taux d'activité la personne assurée travaillerait sans atteinte à la santé dépend de l'ensemble des circonstances personnelles, familiales, sociales, financières et professionnelles (ATF 130 V 393 consid. 3.3 p. 396 et les arrêts cités). Cette évaluation doit également prendre en considération la volonté hypothétique de l'assuré qui en tant que fait interne ne peut faire l'objet d'une administration directe de la preuve et doit en règle générale être déduite d'indices extérieurs (arrêt I 693/06 du 20 décembre 2006 consid. 4.1).
5.3 Pour nier qu'à l'époque de la révision la recourante aurait exercé à plein temps une activité lucrative si elle n'avait pas subi une atteinte à la santé, les premiers juges se sont essentiellement référés aux déclarations des témoins entendus en procédure cantonale. Le premier avait indiqué ne pas savoir si la recourante avait eu l'intention de reprendre une activité à 100 %, le second qu'elle avait réduit son temps de travail (de 100 % depuis 1981) après l'accident. La juridiction cantonale a considéré qu'il n'était pas possible (« il est difficile ») sur la base de ces déclarations de suivre l'argumentation de la recourante.
Comme le fait valoir à juste titre la recourante, l'appréciation des preuves à laquelle a ainsi procédé l'autorité judiciaire de première instance est arbitraire, dans la mesure où elle s'est appuyée sur un élément de preuve isolé (deux témoignages), sans prendre en considération l'ensemble des circonstances personnelles, familiales, sociales, financières et professionnelles de la recourante au regard des pièces au dossier (par exemple, déclarations successives de la recourante en procédure administrative; courriers adressés à l'assureur responsabilité civile du tiers responsable de l'accident par l'avocat de la recourante [du 30 octobre 2000], puis par l'OFAS [du 1er novembre 2000]).
5.4 Il y a dès lors lieu d'examiner si les éléments au dossier dont la juridiction cantonale a à tort fait abstraction sont propres à faire apparaître le résultat de son appréciation des preuves comme insoutenable ou en contradiction avec le dossier (supra consid. 5.2).
5.4.1 Il ressort du dossier - et il convient ici de compléter les faits constatés dans le jugement entrepris (consid. 1 supra) - que la recourante a travaillé comme aide hospitalière pour le compte de X._ à plein temps de janvier à 1981 à août 1983, puis à 50 % dès septembre 1983 jusqu'à la survenance de l'atteinte à la santé. Dès lors que la réduction du temps de travail en 1983 résulte clairement des pièces au dossier, les déclarations contraires du second témoin entendu en instance cantonale ne sont pas pertinentes.
Par ailleurs, lors de l'instruction relative à la demande initiale de prestations, la recourante avait indiqué avoir réduit son taux d'activité en 1983 en raison des soins à assurer à son premier enfant (né en 1982), puis par la suite à ses deux autres enfants nés en 1985 et 1986. Elle avait expliqué que le temps partiel de 50 % était le maximum qu'elle pouvait assumer en s'occupant de ses trois enfants, réservant sa réponse pour l'avenir (cf. rapport d'enquête économique sur le ménage du 8 mars 1996). Au cours de la procédure de révision, invitée à s'exprimer sur le taux d'activité auquel elle exercerait une activité lucrative sans atteinte à la santé, la recourante a déclaré qu'elle travaillerait « [l]e maximum possible » (le 20 mai 2003). Près d'une année plus tard, elle a indiqué au cours de l'enquête économique sur le ménage (du 1er avril 2004) qu'elle aurait continué à travailler dans la même mesure qu'en 1996 (50 % active et 50 % ménagère), voulant être disponible pour ses enfants. Elle est cependant revenue sur cette déclaration dans son opposition à la décision du 4 mai 2004, puisqu'elle a fait part de son intention (hypothétique) de reprendre une activité professionnelle à 100 % en 2004, son troisième enfant ayant atteint la majorité, comme elle l'avait déjà exprimé en 2000 dans une lettre à l'assureur responsabilité civile et l'avait retenu l'OFAS dans le même contexte. En ce qui concerne la situation familiale de la recourante, on constate qu'au moment déterminant de la décision sur opposition (du 24 octobre 2007), les trois enfants de l'intéressée étaient adultes. Elle a par ailleurs fait valoir qu'elle ne pouvait plus compter à partir de 2004 sur les rentes d'orphelin servies à chacun de ses enfants (en raison du décès, en 1992, de leur père).
5.4.2 Compte tenu de l'ensemble de ces circonstances, il convient de retenir, au degré de la vraisemblance prépondérante, que la recourante aurait exercé une activité à plein temps au moment déterminant si elle avait été en bonne santé. Le fait qu'elle avait réduit son temps de travail (de 100 à 50 %) en raison de la naissance successive de ses enfants permet de penser qu'elle aurait effectivement repris une activité à plein temps une fois que ses enfants devenus adultes ne nécessitaient plus son assistance. La reprise hypothétique d'une activité professionnelle à 100 % apparaît d'autant plus crédible qu'elle correspond aux premières déclarations de la recourante à l'intimé (du 20 mai 2003) au cours de la procédure de révision et correspondaient à celles exprimées trois ans auparavant lors de ses pourparlers avec l'assureur responsabilité civile du tiers responsable de l'accident. Que ses déclarations aient ensuite varié à une reprise n'apparaît pas déterminant au vu des autres éléments pertinents, dont les aspects financiers de sa situation.
5.4.3 Il résulte de ce qui précède que le résultat de l'appréciation des preuves à laquelle a procédé la juridiction cantonale est arbitraire, en ce qu'elle a méconnu des moyens de preuve pertinents qui auraient dû la conduire à conclure que N._ aurait travaillé à 100 % sans atteinte à la santé.
En conséquence, l'invalidité de l'intimée aurait dû être évaluée en fonction d'un statut de personne active à plein temps. Au regard de l'absence de modification de la capacité de travail de l'assurée, constatée par la juridiction cantonale de manière à lier le Tribunal fédéral (consid. 1 et 4.1 supra), et donc de l'incapacité de travail entière dans la part consacrée à l'activité professionnelle reconnue initialement par l'intimé (à partir du 24 octobre 1994), le taux d'invalidité présenté par la recourante doit être fixé à 100 % (sans qu'une comparaison des revenus soit nécessaire). La réduction de son droit à une rente entière d'invalidité à un trois quarts de rente à partir du 1er décembre 2007 n'est dès lors pas conforme au droit, ce qui conduit à l'annulation du jugement entrepris et de la décision de l'intimé du 24 octobre 2007. Le recours est, partant, bien fondé.
6. Vu l'issue du litige, les frais judiciaires sont mis à la charge de l'intimé, qui succombe (art. 66 al. 1 LTF). La recourante a par ailleurs droit de sa part à une indemnité de dépens pour l'ensemble de la procédure (art. 68 al. 1 et 5 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis. Le jugement du Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales, du 22 novembre 2011 et la décision de l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud du 24 octobre 2007 sont annulés. La recourante a droit à une rente entière d'invalidité au-delà du 1er décembre 2007.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge de l'intimé.
3. L'intimé versera à la recourante la somme de 5300 fr. à titre de dépens pour l'ensemble de la procédure.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales, et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 11 juillet 2012
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Meyer
La Greffière: Moser-Szeless