Faits:
A. A.a Travaillant comme chauffeur et machiniste au service de la société X._, F._, né en 1951, a été victime d'un accident sur le lieu de travail, le 17 septembre 2001. Il a subi une fracture et une luxation de la hanche gauche avec fracture de la paroi postérieure du cotyle et présenté une incapacité totale de travail. L'assureur-accidents (la Caisse nationale suisse en cas d'accidents [CNA]) a pris en charge le cas.
Le 5 décembre 2002, F._ a déposé une demande de prestations de l'assurance-invalidité. Le 31 mars 2004, il a subi une opération au cours de laquelle le docteur T._ a effectué une arthroplastie totale de la hanche. Par décision du 7 avril 2004, l'Office cantonal AI du Valais (ci-après: l'office AI) a mis l'assuré au bénéfice d'une rente entière d'invalidité, fondée sur un taux d'incapacité de gain de 100%, à partir du 1er septembre 2002, en l'avisant qu'une révision de son droit était prévue au terme de sa convalescence.
A.b Au cours de la procédure de révision, ouverte d'office en septembre 2004, l'office AI a confié une expertise au docteur M._, orthopédiste. Celui-ci s'est adjoint l'aide du docteur A._, psychiatre, qui s'est chargé d'une évaluation de l'assuré sous l'angle psychique. Diagnostiquant une majoration des symptômes physiques pour des raisons psychologiques (CIM-10 F68.0), le docteur A._ a précisé qu'un tel diagnostic n'avait pas de répercussion sur la capacité de travail sur le plan psychiatrique (rapport du 18 octobre 2005). De son côté, dans son rapport du 23 octobre 2005, le docteur M._ a fait état d'un status après fracture luxation du cotyle de la hanche gauche avec nécrose secondaire et mise en place d'une prothèse totale de la hanche non cimentée en mars 2004 (CIM-10 S32.4). Constatant que l'intéressé présentait des signes de non-organicité majeurs avec boiterie atypique, il a expliqué qu'il n'existait pas de véritable limitation physique; si on ne pouvait plus exiger de l'assuré qu'il travaillât comme chauffeur-machiniste, on pouvait en revanche attendre de lui qu'il exerçât à plein temps une activité adaptée (position alternée, sans port de charges [maximum de 10 à 15 kg occasionnellement], ni déplacements longs ou en terrain irrégulier).
L'assuré a encore fait verser à son dossier différentes pièces médicales, dont un rapport du docteur T._ (du 18 mai 2006), selon lequel plus aucune activité n'est exigible de son patient, qui n'avait pas travaillé depuis 2001. Après avoir été informé, par un projet de décision du 26 juillet 2006, que l'office AI entendait mettre fin à son droit à une rente au motif qu'il présentait un taux d'invalidité de 22% depuis octobre 2004, F._ a produit un rapport du Professeur P._, chirurgien-orthopédiste, qu'il avait consulté le 5 septembre 2006. Selon ce médecin, l'état de santé de l'assuré n'était pas stabilisé et sa capacité de travail était nulle comme chauffeur-machiniste en raison du problème de hanche et des douleurs de type lombo-sciatique; il estimait par ailleurs absurde de supprimer la rente entière de l'assuré. Ce rapport a été soumis au Service médical régional Y._, (SMR) de l'office AI (avis du 16 octobre 2006), ainsi qu'au docteur K._, médecin-conseil de la CNA (avis du 22 janvier 2007).
Par décision du 28 février 2007, l'office AI a refusé toute mesure de reclassement et une aide au placement à l'assuré. Le 1er mars suivant, il a supprimé la rente d'invalidité à partir du 1er mai 2007.
B. Le recourant a déféré cette seconde décision au Tribunal cantonal des assurances du canton du Valais, en sollicitant en substance le maintien de sa rente. A l'appui de ses conclusions, il a produit des courriers du docteur P._ du 1er mars 2007 et de la doctoresse H._, (nouvelle) médecin traitant, du 15 février 2007, puis un rapport du docteur T._ du 30 mars 2007. Statuant le 23 juillet 2007, le Tribunal a rejeté le recours.
C. F._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il demande l'annulation. Sous suite de frais et dépens, il conclut, principalement, au maintien d'une rente entière de l'assurance-invalidité; à titre subsidiaire, il demande le renvoi de la cause à l'autorité cantonale de recours pour complément d'instruction sous la forme d'une surexpertise.
Le Tribunal fédéral a renoncé à un échange d'écritures.
Considérant en droit:
1. 1.1 Le recours en matière de droit public (art. 82 ss LTF) peut être formé pour violation du droit selon l'art. 95 sv. LTF. Le Tribunal fédéral statue en principe sur la base des faits établis par l'autorité précédente (art. 105 al. 1 LTF), sous réserve des cas prévus à l'art. 105 al. 2 LTF. Cette disposition lui donne la faculté de rectifier ou compléter d'office l'état de fait de l'arrêt attaqué dans la mesure où des lacunes ou erreurs dans celui-ci lui apparaîtraient d'emblée comme manifestes. Quant au recourant, il ne peut critiquer la constatation de faits importants pour le jugement de la cause que si ceux-ci ont été constatés en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF ou de manière manifestement inexacte (art. 97 al. 1 LTF). Aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente (art. 99 al. 1 LTF).
1.2 A l'appui de son recours en matière de droit public, le recourant produit un avis médical du Pôle d'orthopédie de l'Hôpital Z._ du 22 août 2007. Il s'agit d'une preuve nouvelle au sens de l'art. 99 al. 1 LTF qui n'est pas recevable: établie postérieurement au jugement entrepris, elle ne peut par définition "résulter" du jugement entrepris (Meyer, in: M. A. Niggli/P. Uebersax/H. Wiprächtiger [édit.], Bundesgerichtsgesetz, Bâle 2008, ad art. 99 LTF, n. 43 p. 979).
2. Le litige porte sur la suppression, par la voie de la révision et à partir du 1er mai 2007, de la rente entière allouée au recourant par décision du 7 avril 2004. Le jugement entrepris expose correctement les règles relatives à la notion de la révision au sens de l'art. 17 LPGA. Il suffit donc d'y renvoyer.
3. Invoquant une constatation manifestement inexacte des faits, le recourant reproche aux premiers juges de s'être écartés des conclusions du Professeur P._, dont ils n'auraient pas pris en considération la "valeur probante prépondérante". Les arguments qu'il fait valoir - qui relèvent en réalité d'une critique de l'appréciation des preuves par la juridiction cantonale et non d'une inexactitude manifeste dans l'établissement des faits - ne sont pas pertinents.
3.1 Au regard du jugement entrepris, les premiers juges ont procédé, quoi qu'en dise le recourant, à une appréciation consciencieuse des preuves: ils ont pris en considération les pièces médicales déterminantes au dossier, les ont appréciées de manière circonstanciée et ont expliqué les raisons qui les portaient à suivre les conclusions des docteurs M._ et A._, auxquelles ils ont attribué une pleine valeur probante, plutôt que l'avis du Professeur P._.
En particulier, la juridiction cantonale a retenu qu'hormis ce médecin, l'ensemble des praticiens qui s'étaient exprimés sur la situation du recourant - ainsi, le docteur K._ dans son rapport d'examen médical final du 23 août 2006 - avait fait état de discordances manifestes entre les plaintes et le statut objectif. Le docteur P._ n'avait pas du tout tenu compte des signes de non-organicité mis en évidence par la plupart de ses confrères, ni relevé un élément objectif nouveau apte à remettre en cause les conclusions des docteurs M._ et A._. A cet égard, on ne voit pas en quoi "l'appréhension d'une nouvelle luxation" invoquée par le recourant constituerait un tel élément permettant de douter de l'appréciation des médecins prénommés. En indiquant que l'existence d'une luxation récidivante était problématique et pouvait probablement nécessiter une révision chirurgicale, le docteur P._ a fait état d'une évolution défavorable qui relevait alors d'une hypothèse et dont il n'y avait pas à tenir compte au moment du prononcé de la décision litigieuse, le 1er mars 2007.
3.2 On ne peut pas non plus suivre l'argument du recourant selon lequel le rapport du docteur P._ serait le plus apte à établir son état de santé, parce qu'il a été rendu postérieurement à l'évaluation de ses confrères M._ et A._. Cela reviendrait en effet à accorder la préférence au rapport médical le plus récent en fonction du seul critère temporel, indépendamment de sa valeur probante et de son contenu.
Sur ce point, les premiers juges ont considéré que l'avis du docteur P._ était insuffisamment motivé notamment quant aux troubles anxio-dépressifs post-traumatiques associés à des problèmes familiaux dont il a fait état, sans qu'on puisse leur reprocher, comme le fait à tort le recourant, d'avoir méconnu les "hautes et incontestées qualités scientifiques" du Professeur P._. Celui-ci se limite en effet, dans son rapport du 6 septembre 2006, à mentionner ces troubles sans aucunement les étayer, de sorte que son appréciation ne saurait mettre en doute l'évaluation du psychiatre A._. Du reste, les considérations du docteur P._ sur le taux de la rente d'invalidité, qui devrait à son avis être fixée à 100%, ne relèvent pas de son domaine de compétence.
3.3 Enfin, l'argument du recourant selon lequel la juridiction cantonale aurait manqué de tenir suffisamment compte des avis des docteurs T._ et H._ doit être rejeté, faute de motivation suffisante (cf. art. 42 al. 3 LTF). Au demeurant, les premiers juges ont expliqué de façon convaincante pourquoi ils s'étaient écartés des conclusions des médecins traitants, en se référant également à la jurisprudence relative à la différence entre mandat de soins et mandat d'expertise (cf. arrêt I 701/05 du 5 janvier 2007, consid. 2 et les nombreux arrêts cités, dont en particulier ATF 124 I 170 consid. 4 p. 175).
4. En conséquence de ce qui précède, il n'y pas lieu de s'écarter de l'appréciation qu'a faite la juridiction cantonale des pièces médicales au dossier, en retenant que le recourant avait recouvré une pleine capacité de travail dans une activité adaptée dès le mois d'octobre 2004. Par ailleurs, comme ces données médicales apparaissent suffisantes pour se forger une conviction (voir aussi sur l'appréciation anticipée des preuves, ATF 122 II 469 consid. 4a, 122 III 223 consid. 3c), la conclusion subsidiaire du recourant, visant au renvoi de la cause à la juridiction cantonale pour instruction complémentaire, doit être rejetée.
5. Compte tenu de l'issue du litige, les frais de justice doivent être supportés par le recourant qui succombe (art. 66 al. 1 première phrase LTF en relation avec l'art. 65 al. 4 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal des assurances du canton du Valais, à la Caisse de compensation du canton du Valais et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 15 mai 2008
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Juge présidant: La Greffière:
Borella Moser-Szeless