Sachverhalt:
A. A.a Die Garage X._ (Klägerin, Beschwerdeführerin) gehört zusammen mit der AX._ AG, deren Aktionäre die Kollektivgesellschafter der Beschwerdeführerin sind, der Vertriebsorganisation der Y._ AG (Beklagte, Beschwerdegegnerin) an, nach ihrer Darstellung seit über 60 Jahren.
A.b Am 8. Dezember 2004 schlossen die Parteien für den Kundendienstbereich von Neuwagen der Marke VW einen VW-Servicepartnervertrag ab.
Mit Schreiben vom 1. Juli 2008 kündigte die Beklagte den VW-Servicepartnervertrag vom 8. Dezember 2004 auf den 31. Juli 2010.
In der Folge bewarb sich die AX._ AG - vorbehältlich der Gültigkeit der ausgesprochenen Kündigung - am 16. Juni 2009 um einen neuen Servicepartnervertrag. Die Beklagte empfahl in einem Antwortschreiben vom 30. März 2010 der Z._Gruppe (Garage X._ und AX._ AG), die Bewerbung nochmals ernsthaft zu prüfen, ohne diese aber abzulehnen.
Am 14. Juli 2010 setzte die Klägerin der Beklagten eine letzte Frist bis 26. Juli 2010 zur Bearbeitung des Gesuchs der AX._ AG oder zur Weiterführung des bestehenden Vertrags und wiederholte die Fristansetzung am 26. Juli 2010 ohne Erfolg.
B. B.a Mit Eingabe vom 29. Juli 2010 gelangte die Klägerin an das Handelsgericht des Kantons Zürich mit dem Gesuch, die Beklagte sei (superprovisorisch) unter Androhung der Bestrafung ihrer verantwortlichen Organe gemäss Art. 292 StGB mit sofortiger Wirkung mittels Verfügung zu verpflichten, den VW-Servicepartnervertrag vom 8. Dezember 2004 mit ihr bis auf weiteres zu erfüllen, insbesondere sämtliche IT-Anschlüsse und EDV-Verknüpfungen aufrechtzuerhalten sowie CI-Identifikationsobjekte und Zeichen etc. zur Verfügung zu stellen bzw. den Gebrauch derselben zu dulden.
Nachdem der Antrag der Klägerin auf Erlass einer Massnahme ohne Anhörung der Gegenpartei abgelehnt worden war und sich die Beklagte hatte vernehmen lassen, änderte die Klägerin ihr Begehren in dem Sinne, dass die beantragte Massnahme für die Dauer des Verfahrens bzw. zum Eintritt dessen Rechtskraft aufrechtzuerhalten sei.
B.b Der Einzelrichter im summarischen Verfahren am Handelsgericht des Kantons Zürich liess mit Verfügung vom 30. Dezember 2010 die Änderung des Massnahmebegehrens zu (Ziffer 1) und wies das Massnahmebegehren ab (Ziffer 2).
Zur Begründung legte er dar, die Klägerin stütze ihr Begehren auf Art. 17 Abs. 1 KG und behaupte eine Wettbewerbsbeschränkung. Sie mache geltend, nach der Kfz-Bekanntmachung der Wettbewerbskommission stellten Kündigungsklauseln in Kfz-Vertriebsverträgen Wettbewerbsbeschränkungen dar, wenn sie keine Schriftlichkeit und Begründungspflicht vorsähen. Da die Beklagte ihre Kündigung trotz mehrmaligen Ersuchens nicht schriftlich begründet habe, sei die Kündigung nicht rechtmässig erfolgt. Der Einzelrichter folgte dieser Ansicht nicht, da die Wirksamkeit der Kündigung allein nach Zivilrecht zu beurteilen sei.
C. Mit Beschwerde in Zivilsachen vom 3. Februar 2011 stellt die Klägerin die Anträge, die Verfügung vom 30. Dezember 2010 des Einzelrichters im summarischen Verfahren am Handelsgericht des Kantons Zürich sei aufzuheben und ihrem Gesuch vom 29. Juli 2010 sei stattzugeben, eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Nachdem das Kassationsgericht des Kantons Zürich auf eine Nichtigkeitsbeschwerde der Klägerin am 28. März 2011 nicht eingetreten war, beantragte die Beklagte in ihrer Vernehmlassung vom 16. August 2011 die Abweisung der Beschwerde.
Erwägungen:
1. 1.1 Entscheide über vorsorgliche Massnahmen gelten nur dann als Endentscheide im Sinne von Art. 90 BGG, wenn sie in einem eigenständigen Verfahren ergehen. Selbständig eröffnete Massnahmeentscheide, die vor oder während eines Hauptverfahrens erlassen werden und nur für die Dauer des Hauptverfahrens Bestand haben bzw. unter der Bedingung, dass ein Hauptverfahren eingeleitet wird, stellen Zwischenentscheide im Sinne von Art. 93 BGG dar. Gegen solche ist die Beschwerde nur zulässig, wenn sie einen nicht wieder gutzumachenden Nachteil bewirken können (Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG). Dabei muss es sich um einen Nachteil rechtlicher Natur handeln, der auch durch einen für den Beschwerdeführer günstigen Entscheid in der Zukunft nicht mehr behoben werden kann (BGE 134 I 83 E. 3.1 S. 86 f. mit Hinweisen).
Der Beschwerde ist nicht zu entnehmen, dass ein solcher Nachteil droht (zu den Begründungsanforderungen BGE 4A_178/2011 vom 28. Juni 2011 E. 1.1). Ob es sich allerdings um einen Zwischenentscheid nach Art. 93 Abs. 1 lit. a BGG handelt, ist fraglich, da nicht festgestellt ist, ob die Beschwerdeführerin ein ordentliches Verfahren eingeleitet hat.
1.2 Bei einem Entscheid, der eine vorsorgliche Massnahme zum Gegenstand hat, kann vor Bundesgericht nur die Verletzung verfassungsmässiger Rechte geltend gemacht werden (Art. 98 BGG). Die Verletzung dieser Rechte kann das Bundesgericht nur insofern prüfen, als eine solche Rüge in der Beschwerde präzise vorgebracht und begründet worden ist (Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 134 I 83 E. 3.2 S. 88; 134 II 244 E. 2.2 S. 246; 133 III 439 E. 3.2 S. 444 f.; je mit Hinweisen). Der Beschwerdeführer muss klar und detailliert anhand der Erwägungen des angefochtenen Entscheids darlegen, inwiefern verfassungsmässige Rechte verletzt worden sein sollen (BGE 135 III 232 E. 1.2 S. 234; 133 III 589 E. 2 S. 591 f.). Macht der Beschwerdeführer eine Verletzung von Art. 9 BV geltend, genügt es nicht, wenn er einfach behauptet, der angefochtene Entscheid sei willkürlich; er hat vielmehr im Einzelnen zu zeigen, inwiefern der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist (BGE 134 II 349 E. 3 S. 352; 133 I 1 E. 5.5 S. 5; 130 I 258 E. 1.3 S. 262).
2. Die Beschwerdeführerin rügt, die Vorinstanz habe das Kartellgesetz willkürlich angewendet. Die angefochtene Verfügung stützt sich auf Art. 17 KG (AS 1996 551 f.), der mit Inkrafttreten der Schweizerischen Zivilprozessordnung (ZPO) aufgehoben worden ist. Diese Bestimmung lautete:
"Zum Schutze von Ansprüchen, die aufgrund einer Wettbewerbsbeschränkung entstehen, kann das Gericht auf Antrag einer Partei die notwendigen vorsorglichen Massnahmen anordnen.
Auf vorsorgliche Massnahmen sind die Artikel 28c-28f des Schweizerischen Zivilgesetzbuches sinngemäss anwendbar."
2.1 Die Vorinstanz ist davon ausgegangen, es bestimme sich allein nach Zivilrecht, ob ein Vertrag wirksam gekündigt worden sei, was hier zutreffe, da die Kündigung nach dem VW-Servicepartnervertrag gültig erfolgt sei. Dem Begehren der Beschwerdeführerin fehle daher die Anspruchsgrundlage, da kein vertraglicher Anspruch mehr bestehe, nachdem die vertragliche Grundlage entfallen sei. Ob der Vertrag kartellrechtskonform gewesen sei oder nicht, berühre die Wirksamkeit der Vertragsauflösung nicht und die Voraussetzungen einer richterlichen Anordnung nach Art. 13 lit. b KG seien nicht zu prüfen, da die Klägerin ein entsprechendes Begehren nicht gestellt habe.
2.2 Die Beschwerdeführerin rügt namentlich, die Vorinstanz habe das Willkürverbot verletzt mit der Annahme, die Kündigung des Vertrags sei wirksam erfolgt. Sie hält dafür, die Bestimmung im Servicepartnervertrag über die Kündigung widerspreche Art. 5 und 6 KG sowie den hierzu erlassenen Ausführungserlassen der Kfz-Bekanntmachung sowie der Kfz-Erläuterungen der Wettbewerbskommission (WEKO). Da der gekündigten Partei danach ein klares Recht auf Begründung zustehe und bei fehlender Begründung eine Wettbewerbsbeschränkung im Sinne von Art. 5 KG anzunehmen sei, hätte die Vorinstanz die Kündigung als Verstoss gegen das Kartellgesetz und damit als nichtig im Sinne von Art. 20 OR ansehen müssen.
2.3 Willkürlich ist ein Entscheid nach konstanter Praxis nicht schon dann, wenn eine andere Lösung ebenfalls als vertretbar oder gar zutreffender erscheint. Willkür in der Rechtsanwendung liegt nur vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist, mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft; dabei ist erforderlich, dass der Entscheid nicht nur in der Begründung, sondern auch im Ergebnis willkürlich ist (BGE 135 V 2 E. 1.3 S. 4 f.; 134 II 124 E. 4.1 S. 133; 132 III 209 E. 2.1 S. 211; je mit Hinweisen).
Dies verkennt die Beschwerdeführerin, wenn sie im Wesentlichen rügt, die Vorinstanz habe verkannt, dass auch der Verstoss gegen das Kartellgesetz zur Ungültigkeit der Kündigung führen könne. Denn wenn ihr grundsätzlich darin beizupflichten ist, dass der Verstoss gegen das Kartellgesetz den Vertrag insgesamt oder teilweise nichtig machen kann (BGE 134 III 438 E. 2 S. 441 ff.), so ist der angefochtene Entscheid dennoch im Ergebnis vertretbar. Die Beschwerdeführerin beruft sich auf die Bekanntmachungen der WEKO, welche eine schriftliche Begründung der Kündigung verlangen. Ein Formerfordernis bedarf indes einer gesetzlichen Anordnung - mindestens ist es nicht willkürlich, für die Formbedürftigkeit einer Kündigung eine formelle gesetzliche Grundlage zu verlangen und eine blosse Bekanntmachung einer Verwaltungsbehörde nicht genügen zu lassen. Die Vorinstanz hat daher das Kartellgesetz im Ergebnis nicht willkürlich angewendet, wenn sie verneinte, dass die Kündigung schon allein deshalb nichtig sei, weil sie nicht schriftlich und begründet erfolgt ist.
2.4 Dass die Beschwerdeführerin in ihrem Massnahmegesuch materielle Gründe für die behauptete Nichtigkeit der Kündigung des Servicepartnervertrags angeführt hätte, behauptet sie nicht. Soweit sie sich sinngemäss wiederum darauf beruft, die Beschwerdegegnerin hätte mit ihr (oder ihrer konzernmässig verbundenen AX._ AG) einen neuen Vertrag abschliessen müssen, ist nicht dargetan, dass die Vorinstanz in Verletzung verfassungsmässiger Rechte angenommen hätte, ein entsprechendes Begehren fehle.
Soweit die Beschwerdeführerin schliesslich rügt, die Vorinstanz habe übertriebene Anforderungen an die Substanziierungspflicht gestellt und die Verfahrensdauer sei zu lang gewesen, fehlt jede Begründung darüber, was sie aus diesen Rügen ableiten will (Art. 42 BGG).
3. Die Beschwerde ist als unbegründet abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Die Gerichtskosten sind der Beschwerdeführerin zu auferlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG); sie hat der anwaltlich vertretenen Beschwerdegegnerin überdies deren Parteikosten für das bundesgerichtliche Verfahren zu ersetzen (Art. 68 Abs. 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 5'000.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Die Beschwerdeführerin hat die Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 6'000.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Handelsgericht des Kantons Zürich schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 6. September 2011
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Klett
Der Gerichtsschreiber: Leemann