Faits:
A. Selon un rapport établi le 25 août 2010 par la Police cantonale genevoise, X._ circulait le 28 juillet 2010, vers 8h30, au volant d'un véhicule automobile sur la route de Meyrin en direction de Genève, à une vitesse approximative de 35 km/h. Arrivé à l'intersection entre la route de Meyrin et la sortie de l'autoroute A1 à Chatelaine, le prénommé, ébloui par le soleil qui lui faisait face, n'a pas porté attention à la signalisation lumineuse qui était à la phase rouge et a franchi le carrefour sans ralentir. Il a alors percuté violemment le flanc gauche de la voiture de Y._ qui circulait normalement depuis la droite.
L'intéressé a déclaré qu'il avait été ébloui par le soleil et avait pensé que la signalisation lumineuse était à la phase verte pour lui. Témoin de l'accident, Z._ circulait au guidon d'un motocyle dans le même sens que l'intéressé, mais sur la voie de circulation centrale réservée aux usagers allant tout droit en direction de Genève. Celui-ci a indiqué s'être arrêté à la hauteur de la sortie d'autoroute, le feu étant rouge. Il a ajouté avoir klaxonné afin de prévenir X._ du danger lorsqu'il a constaté que celui-ci n'avait pas ralenti et allait franchir le carrefour. Il a enfin confirmé que le soleil était éblouissant pour les usagers qui circulait en direction de Genève.
Par décision du 21 décembre 2010, le Service des contraventions du canton de Genève a infligé à X._ une amende de 750 francs pour inattention et inobservation de la signalisation lumineuse ayant causé un accident avec blessés. Le prononcé se référait aux art. 26, 27, 31 et 90 de la loi fédérale du 19 décembre 1958 sur la circulation routière (LCR, RS 741.01), à l'art. 3 de l'ordonnance fédérale du 13 novembre 1962 sur la circulation routière (OCR, RS 741.11), ainsi qu'aux art. 68 et 69 de l'ordonnance fédérale du 5 septembre 1979 sur la signalisation routière (OSR, RS 741.21).
B. Dans l'intervalle, le Service de la circulation routière et de la navigation du canton du Valais (ci-après: le SCN) a, par décision du 16 novembre 2010, ordonné le retrait du permis de conduire de X._ pour une durée de trois mois, l'infraction étant qualifiée de grave au sens de l'art. 16c LCR.
Le Conseil d'Etat du canton du Valais a rejeté le recours interjeté par X._ contre cette décision au terme d'un prononcé rendu le 22 juin 2011. La Cour de droit public du Tribunal cantonal du canton du Valais a confirmé le prononcé du Conseil d'Etat par arrêt du 25 novembre 2011.
C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, X._ demande au Tribunal fédéral d'annuler cet arrêt et de renvoyer la cause à l'instance cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants.
Le Tribunal cantonal, le Conseil d'Etat et le SCN ont renoncé à déposer des observations. L'Office fédéral des routes propose le rejet du recours.
Par ordonnance du 17 février 2012, le Président de la Ire Cour de droit public a admis la requête d'effet suspensif contenue dans le recours.
Considérant en droit:
1. La voie du recours en matière de droit public, au sens des art. 82 ss LTF, est ouverte contre une décision de dernière instance cantonale relative à une mesure administrative de retrait du permis de conduire. Déposé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF) et en la forme prévue (art. 42 LTF) par le destinataire de l'arrêt attaqué qui a un intérêt digne de protection à l'annulation ou à la modification de celui-ci (art. 89 al. 1 LTF), le présent recours est recevable.
2. Le recourant se plaint d'une constatation arbitraire des faits.
2.1 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. Quant au recourant, il ne peut critiquer la constatation de faits, susceptibles d'avoir une influence déterminante sur l'issue de la procédure, que si ceux-ci ont été établis en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF ou de manière manifestement inexacte, en particulier en violation de l'interdiction constitutionnelle de l'arbitraire (art. 97 al. 1 LTF; ATF 137 I 58 consid. 4.1.2 p. 62), ce qu'il lui appartient de démontrer par une argumentation répondant aux exigences de l'art. 42 al. 2 LTF, respectivement de l'art. 106 al. 2 LTF (cf. ATF 137 I 58 consid. 4.1.2 p. 62; 133 II 249 consid. 1.4.3 p. 254 s.).
2.2 Le recourant reproche au Conseil d'Etat d'avoir retenu à tort qu'il avait remarqué que le feu était au rouge lorsqu'il était passé sous la signalisation lumineuse. L'intéressé nie avoir constaté la phase rouge de la signalisation et estime que ce fait permettrait d'atténuer sa faute.
Il ressort toutefois de l'arrêt entrepris que le Tribunal cantonal a considéré que la faute du conducteur était grave sans qu'il soit nécessaire de déterminer si, comme le prétend désormais le recourant, il n'avait pas non plus saisi la couleur du feu lorsqu'il a dépassé la signalisation; cet élément n'était pas déterminant selon l'instance précédente. En l'occurrence, le recourant ne s'en prend pas à l'appréciation du Tribunal cantonal et ne démontre pas en quoi la constatation de ce fait permettrait de trancher différemment la question de la gravité de la faute ou de la durée du retrait du permis de conduire qui a été fixée au minimum légal pour les cas graves.
Le grief est par conséquent irrecevable, faute de satisfaire aux exigences de motivation requises (cf. consid. 2.1). Au demeurant, vu le raisonnement qui suit (cf. consid. 3.4), la constatation de ce fait ne serait pas susceptible d'avoir une influence déterminante sur l'issue du litige.
3. Le recourant se plaint ensuite d'une violation des art. 16 ss LCR.
3.1 La LCR distingue les infractions légères, moyennement graves et graves (art. 16a - c LCR). Selon l'art. 16a al. 1 let. a LCR, commet une infraction légère la personne qui, en violant les règles de la circulation, met légèrement en danger la sécurité d'autrui et à laquelle seule une faute bénigne peut être imputée. En cas d'infraction particulièrement légère, il est renoncé à toute mesure administrative (art. 16a al. 3 LCR). Dans les autres cas, il ne peut être renoncé au retrait du permis du conducteur fautif au profit d'un avertissement seulement si, au cours des deux dernières années, le permis ne lui a pas été retiré et qu'aucune autre mesure administrative n'a été prononcée (art. 16a al. 2 et 3 LCR). Commet une infraction moyennement grave selon l'art. 16b al. 1 let. a LCR la personne qui, en violant les règles de la circulation, crée un danger pour la sécurité d'autrui ou en prend le risque. Dans cette hypothèse, le permis est retiré pour un mois au minimum (art. 16b al. 2 let. a LCR). Commet une infraction grave selon l'art. 16c al. 1 let. a LCR la personne qui, en violant gravement les règles de la circulation, met sérieusement en danger la sécurité d'autrui ou en prend le risque. Conformément à l'art. 16c al. 2 let. a LCR, le permis de conduire est retiré pour trois mois au minimum après une infraction grave.
Le législateur conçoit l'art. 16b al. 1 let. a LCR comme l'élément dit de regroupement. Cette disposition n'est ainsi pas applicable aux infractions qui tombent sous le coup des art. 16a al. 1 let. a et 16c al. 1 let. a LCR. Dès lors, l'infraction est toujours considérée comme moyennement grave lorsque tous les éléments constitutifs qui permettent de la privilégier comme légère ou au contraire de la qualifier de grave ne sont pas réunis. Tel est par exemple le cas lorsque la faute est grave et la mise en danger bénigne ou, inversement, si la faute est légère et la mise en danger grave (ATF 135 II 138 consid. 2.2.2 p. 141; arrêt 6A.16/2006 du 6 avril 2006 consid. 2.1.1 in JdT 2006 I 442).
3.2 En vertu de l'art. 27 al. 1 LCR, chacun se conformera aux signaux et aux marques ainsi qu'aux ordres de la police. Le respect de la signalisation lumineuse constitue une règle fondamentale de la sécurité routière (cf. ATF 118 IV 285 consid. 4 p. 290).
3.3 Le recourant ne conteste pas, à juste titre, avoir violé une prescription cardinale de la circulation routière - respect de la signalisation lumineuse - et avoir, par son comportement, mis sérieusement en danger la sécurité d'autrui au sens de l'art. 16c al. 1 let. a LCR, comme en témoigne la collision survenue; il est à cet égard notoire que le fait de percuter un véhicule représente un risque élevé de blessures pour les personnes impliquées.
Le recourant prétend en revanche que son comportement ne serait pas constitutif d'une faute grave. Il relève en particulier qu'il n'était pas conscient du caractère dangereux de son acte dès lors qu'il n'avait pas pu voir l'état du feu en raison de la luminosité précaire. Il ajoute ne pas avoir voulu forcer le passage ou faire preuve d'un manque d'égard pour autrui.
3.4 D'après la jurisprudence, a commis une faute grave le cycliste qui, à 8 heures du matin et par temps pluvieux, avait traversé à faible allure un carrefour sans visibilité alors que le feu était en phase jaune et qu'il lui était possible de s'arrêter, et était entré en collision avec un véhicule circulant normalement sur sa gauche (ATF 123 IV 88 consid. 4a p. 93 ss). A également été qualifié de faute grave le comportement de l'automobiliste qui n'avait pas observé un feu rouge car il s'était laissé distraire par un élément étranger au trafic et hors du champ de vision normal d'un usager de la route attentif, alors que le trafic était important (arrêt 6S.156/1993 du 25 juin 1993). A encore commis une faute grave le conducteur qui, en raison d'une confusion de feux et de panneaux de direction qui se trouvaient en dessous, a violé un feu rouge à un carrefour à quatre intersections où la visibilité était relativement mauvaise et où régnait un important trafic; la situation exigeait une attention particulière de sa part (arrêt 6P.153/2002 du 14 mars 2003). Il en allait de même pour l'automobiliste qui, ébloui plusieurs fois par le soleil, avait continué de circuler à 55 km/h à l'intérieur d'une localité, en particulier sur un passage pour piétons, sans visibilité (arrêt 6S.628/2001 du 29 novembre 2001).
En revanche, le Tribunal fédéral a nié l'existence d'une faute grave dans le cas d'un automobiliste qui, plusieurs secondes après le passage du feu au rouge, s'était engagé dans une intersection en omettant de respecter la signalisation, alors que la visibilité était bonne et le trafic peu dense (ATF 118 IV 285 consid. 4 p. 290).
3.5 En l'espèce, selon les constatations de fait de l'arrêt cantonal, le soleil éblouissait les conducteurs qui, comme le recourant, venait de Meyrin en direction de Genève. Ebloui par le soleil et pensant que la signalisation lumineuse était à la phase verte pour lui, le recourant a franchi le carrefour sans freiner à une vitesse d'environ 35 km/h.
Compte tenu des conditions de luminosité défavorable, propres à empêcher une perception immédiate et sûre de la phase du signal lumineux, le recourant aurait dû s'approcher de l'intersection avec une vigilance particulière et s'abstenir de franchir ce carrefour d'importance, raccordé à l'autoroute, s'il n'avait pas acquis la certitude que le feu était effectivement vert. En effet, le respect des signaux lumineux constitue une règle cardinale de la sécurité routière dont l'inobservation entraîne un risque sérieux d'accident puisque les autres usagers de la route accordent légitimement leur confiance à cette signalisation (cf. ATF 118 IV 285 consid. 4 p. 290). Or, comme relevé par l'autorité cantonale, le recourant n'a pas adapté sa conduite aux conditions de luminosité précaires prévalant au moment de l'accident, lesquelles exigeaient pourtant une attention accrue à l'approche de cette intersection importante qu'il connaissait bien. Sa négligence est d'autant plus lourde que le motocycliste qui circulait sur la voie de circulation centrale dans le même sens que lui s'était arrêté au feu rouge et avait klaxonné pour l'avertir du danger. A cet égard, les critiques du recourant selon lesquelles il était impossible de discerner l'état du feu tombent à faux puisque le motocycliste a pu observer la phase rouge du signal lumineux en faisant preuve de la prudence voulue. Dans ces circonstances, en franchissant le carrefour sans avoir pu constater la couleur du feu et sans même ralentir, alors qu'il se trouvait dans une situation qui requérait une attention particulière, le recourant a gravement méconnu les règles élémentaires de prudence. Quoi qu'en dise le recourant, son attitude constitue, à tout le moins, une négligence grossière.
3.6 Dans ces conditions, le Tribunal cantonal n'a pas violé le droit fédéral en confirmant que les éléments constitutifs d'une infraction grave au sens de l'art. 16c al. 1 let. a LCR étaient réunis. L'autorité administrative s'en est en outre tenue à la durée de retrait minimale de trois mois compte tenu de l'absence d'antécédent du recourant. Le grief du recourant doit donc être écarté.
4. Il s'ensuit que le recours est rejeté, dans la mesure de sa recevabilité. Le recourant, qui succombe, doit supporter les frais de la présente procédure (art. 65 et 66 al. 1 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 2'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué au mandataire du recourant, au Service de la circulation routière et de la navigation, au Conseil d'Etat et à la Cour de droit public du Tribunal cantonal du canton du Valais, ainsi qu'à l'Office fédéral des routes.
Lausanne, le 3 juillet 2012
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Fonjallaz
La Greffière: Arn