Sachverhalt:
A. Die X._ ist Eigentümerin des 7'017 m2 grossen Grundstücks Kat.-Nr. RI5083 in Zürich-Riesbach, auf welchem sich ein 1979 erbautes Schulhaus (Schule Y._), die Villa Z._ und eine unterirdische Parkgarage befinden. Gemäss der Bau- und Zonenordnung 1963 der Stadt Zürich (BZO 1963) befand sich das Grundstück in der Zone B, das Bauten mit vier Vollgeschossen erlaubte. Im Zusammenhang mit dem Schulhausbau waren die früheren Grundstücke alt-Kat.-Nrn. 5002 und 5003 zum Grundstück Kat.-Nr. RI5083 zusammengelegt worden.
Am 16. September 1985 traten für das Grundstück die Bauvorschriften für die Kernzone "W._" gemäss Gemeinderatsbeschluss vom 23. Mai 1984 in Kraft. Gestützt darauf wurde der östliche Teil des Grundstücks Kat.-Nr. RI5083 mit einer Fläche von ca. 3'877 m2 der Kernzone "W._" mit zwei Baubereichen zugewiesen: Der eine Baubereich mit Profilerhaltung umfasste die Villa Z._ an der V._strasse, der andere mit der Bezeichnung "4/200" am Südwestende lässt ein viergeschossiges Gebäude mit einer Gebäudegrundfläche von 200 m2 zu. Die hier massgebenden Vorschriften wurden in die vom Grossen Gemeinderat am 23. Oktober 1991 beschlossene und vom Volk am 17. Mai 1992 angenommene Bau- und Zonenordnung der Stadt Zürich (BZO 1992) bzw. die am 24. November 1999 vom Grossen Gemeinderat verabschiedete Revisionsvorlage (BZO 1999) überführt. Die früheren Bauvorschriften für die Kernzone "W._" wurden daher formell aufgehoben. Der westliche Teil des Grundstücks mit einer Fläche von ca. 3'140 m2 mit dem Schulhaus lag gemäss BZO 1992 in der Zone W4 und wurde mit der BZO 1999 der Quartiererhaltungszone mit einem Wohnanteil 0 zugewiesen.
Am 12. Juli 1990 kam zwischen der X._ und der Stadt Zürich ein verwaltungsrechtlicher Vertrag betreffend Denkmalschutz, Umbau und Renovation der Villa Z._ zustande. Dabei verpflichtete sich die Stadt, an die durch denkmalpflegerische Auflagen entstehenden Mehrkosten für die Erhaltung und Instandstellung der geschützten Teile einen einmaligen Pauschalbeitrag von Fr. 400'000.-- zu bezahlen. Die Geltendmachung eines allfälligen Entschädigungsanspruchs zufolge materieller Enteignung wegen des mit der Kernzone "W._" angeordneten partiellen Bauverbots blieb vorbehalten.
B. Die X._ verlangte am 26. Juli 1995 zwecks Vermeidung der Verwirkung von der Stadt Zürich für die nicht ausgeschiedenen Baubereiche auf dem östlichen Teil des Grundstücks Kat.-Nr. RI5083 eine Entschädigung wegen materieller Enteignung in Höhe von Fr. 8'775'000.-- bis Fr. 14'152'500.--, zuzüglich Zins. Nachdem am 14. März 2005 eine Einigungsverhandlung gescheitert war, ersuchte die X._ am 7. August 2009 um Einleitung des Schätzungsverfahrens. Am 7. Dezember 2009 stellte die Stadt Zürich beim Statthalteramt des Bezirks Zürich das Begehren um Anordnung des Schätzungsverfahrens. Das Statthalteramt überwies die Akten am 9. Dezember 2009 an die Schätzungskommission in Abtretungsstreitigkeiten des Kantons Zürich, 1. Kreis.
Am 12. Januar 2010 ging bei der Schätzungskommission die Klageschrift der Stadt Zürich ein mit dem Hauptantrag, es sei festzustellen, dass der X._ keine Entschädigung wegen materieller Enteignung geschuldet sei. Mit Klageantwort vom 14. April 2010 beantragte die X._ die Feststellung des Vorliegens einer materiellen Enteignung. Die Stadt Zürich sei zu verpflichten, eine Entschädigung von mindestens Fr. 10'893'190.-- zu bezahlen, zuzüglich Zins seit dem 26. Juli 1995. Die X._ führte aus, auch wenn der streitbetroffene Parzellenteil einer Bauzone zugewiesen worden sei, komme die gleichzeitige Anordnung eines Nichtbaubereichs einer Nichteinzonung gleich. Das Grundstück liege im weitgehend überbauten Gebiet, das nicht zum historischen Ortskern der Stadt gehöre, weshalb auch nicht mit der Anordnung eines Nichtbaubereichs habe gerechnet werden müssen. Nach der Rechtsprechung sei daher eine materielle Enteignung zu bejahen, ohne dass die Tragweite der verbleibenden Nutzungsmöglichkeiten geprüft werden müsste.
Die Schätzungskommission führte am 26. August 2010 einen Augenschein durch. Mit Entscheid vom 23. November 2010 stellte sie fest, dass die Stadt Zürich der X._ wegen der Zuweisung eines Teils des Grundstücks Kat.-Nr. RI5083 zur Kernzone "W._" keine Entschädigung zufolge materieller Enteignung schulde.
Diesen Entscheid focht die X._ mit Rekurs beim Verwaltungsgericht des Kantons Zürich an. Mit Urteil vom 8. Dezember 2011 wies das Verwaltungsgericht den Rekurs ab.
C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht vom 31. Januar 2012 beantragt die X._, der angefochtene Entscheid vom 8. Dezember 2011 sei aufzuheben, und es sei festzustellen, dass die Ausscheidung eines Nichtbaubereichs auf dem Grundstück Kat.-Nr. RI5083 im Halte von ca. 3'311 m2 in Zürich-Riesbach im Rahmen der Festsetzung der Kernzone "W._" eine materielle Enteignung bewirkt habe. Demgemäss sei die Vorinstanz anzuweisen, über die Bemessung der Entschädigung anhand der Entschädigungsforderung der Beschwerdeführerin im Betrag von mindestens Fr. 10'893'190.--, zuzüglich Zins seit dem 26. Juli 1995, zu entscheiden. Eventualiter sei das Verfahren zur Ergänzung des Sachverhalts und Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Das Verwaltungsgericht beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Die Stadt Zürich stellt Antrag auf Beschwerdeabweisung. Das Bundesamt für Raumentwicklung ARE verzichtet auf eine Vernehmlassung. In ihrer Stellungnahme vom 21. Mai 2012 hält die Beschwerdeführerin an ihrem Standpunkt fest.
Erwägungen:
1. Mit dem Entscheid vom 8. Dezember 2011 hat das Verwaltungsgericht eine Entschädigungspflicht aus materieller Enteignung verneint. Angefochten ist somit ein kantonal letztinstanzlicher Endentscheid in einer öffentlich-rechtlichen Angelegenheit (vgl. Art. 82 lit. a, Art. 86 Abs. 1 lit. d und Abs. 2 sowie Art. 90 BGG). Die Beschwerdeführerin ist als Adressatin des angefochtenen Entscheids und direkt Betroffene zur Beschwerde legitimiert (vgl. Art. 89 Abs. 1 BGG). Die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen geben zu keinen Bemerkungen Anlass. Auf die Beschwerde ist einzutreten.
2. Die Beschwerdeführerin macht geltend, die Ausscheidung eines Nichtbaubereichs auf dem Grundstück Kat.-Nr. RI5083 im Umfang von ca. 3'311 m2 im Rahmen der Festsetzung der Kernzone "W._" führe zu einer materiellen Enteignung gemäss Art. 26 Abs. 2 BV und Art. 5 Abs. 2 des Bundesgesetzes über die Raumplanung vom 22. Juni 1979, in Kraft getreten am 1. Januar 1980 (RPG; SR 700).
2.1 Art. 5 Abs. 2 RPG hält - ebenso wie Art. 26 Abs. 2 BV - als Grundsatz fest, dass volle Entschädigung zu leisten ist, wenn Planungsmassnahmen zu Eigentumsbeschränkungen führen, die einer Enteignung gleichkommen. Dies ist der Fall, wenn einem Eigentümer der bisherige oder ein voraussehbarer künftiger Gebrauch seines Grundeigentums untersagt oder besonders stark eingeschränkt wird, weil ihm eine aus dem Eigentumsinhalt fliessende wesentliche Befugnis entzogen wird (erste Tatbestandsvariante). Geht der Eingriff weniger weit, so kann ausnahmsweise eine Eigentumsbeschränkung einer Enteignung gleichkommen, falls ein einziger oder einzelne Grundeigentümer so getroffen werden, dass ihr Opfer gegenüber der Allgemeinheit unzumutbar erscheint und es mit der Rechtsgleichheit nicht vereinbar wäre, wenn hierfür keine Entschädigung geleistet würde (zweite Tatbestandsvariante; sog. Sonderopfer). In beiden Fällen ist die Möglichkeit einer zukünftigen besseren Nutzung der Sache nur zu berücksichtigen, wenn im massgebenden Zeitpunkt anzunehmen war, sie lasse sich mit hoher Wahrscheinlichkeit in naher Zukunft verwirklichen. Unter besserer Nutzung eines Grundstücks ist in der Regel die Möglichkeit seiner Überbauung zu verstehen (BGE 131 II 728 E. 2 S. 730; 125 II 431 E. 3a S. 433; je mit Hinweisen).
2.2 Eine Entschädigungspflicht besteht unter bestimmten Voraussetzungen im Falle einer Auszonung, das heisst, wenn ein Grundstück durch einen bundesrechtskonformen Nutzungsplan der Bauzone zugeteilt worden war und später aufgrund einer Zonenplanrevision einer Nichtbauzone zugeteilt wird. Grundsätzlich entschädigungslos bleibt dagegen die sogenannte Nichteinzonung eines Grundstücks. Eine Nichteinzonung wird angenommen, wenn bei der erstmaligen Schaffung einer raumplanerischen Grundordnung, welche den verfassungsrechtlichen und gesetzlichen Anforderungen entspricht, eine Liegenschaft keiner Bauzone zugewiesen wird. Dies gilt auch dann, wenn die in Frage stehenden Flächen nach dem früheren, der Revision des Bodenrechts nicht entsprechenden Recht überbaut werden konnten. Eine Nichteinzonung liegt nicht nur bei der Revision altrechtlicher, vor Inkrafttreten des RPG erlassener Zonenpläne vor, sondern auch bei der Anpassung von Zonenplänen, die zwar unter der Herrschaft des RPG in Kraft getreten sind, aber materiell nicht auf die bundesrechtlichen Planungsgrundsätze ausgerichtet waren.
Nutzungsbeschränkungen, die sich im Zuge des Wechsels von einer Bau- und Zonenordnung aus der Zeit vor Inkrafttreten des Raumplanungsgesetzes zu einer auf diesem Gesetz beruhenden Ordnung ergeben, gelten daher entschädigungsrechtlich generell nicht als Auszonung. Vielmehr ist in solchen Fällen die Entschädigungsfrage nach den für eine Nichteinzonung massgeblichen Grundsätzen zu beurteilen, weil erst nach Inkrafttreten des RPG im dort vorgesehenen bundesrechtlichen Verfahren unter Beachtung der verfassungsrechtlichen Prinzipien über die Zugehörigkeit eines Grundstücks zur Bauzone entschieden werden konnte. Damit kann auch ausgeschlossen werden, dass den Planungsbehörden die erstmalige Umsetzung der verfassungsrechtlichen und raumplanungsgesetzlichen Prinzipien verunmöglicht oder über Gebühr erschwert wird (vgl. zum Ganzen BGE 132 II 218 E. 2.2 S. 220 f.; 131 II 728 E. 2.1 S. 730 f.; 125 II 431 E. 3b S. 433; je mit Hinweisen; Urteil 1A.72/2003 vom 4. November 2003 E. 2 und 3, in: ZBl 106/2005 S. 661).
2.3 Die Stadt Zürich hat erstmals mit der BZO 1992 ihre Nutzungsplanung an die Anforderungen des RPG angepasst (vgl. BGE 132 II 218 E. 2.1 S. 220 mit Hinweis; vgl. auch Urteile 1C_281/2008 vom 7. April 2009 E. 2, in: ZBl 111/2010 S. 289, und 1C_70/2008 vom 22. Juni 2009 E. 4.3).
Der östliche Teil des Grundstücks der Beschwerdeführerin wurde bereits am 16. September 1985 - und damit noch vor der Anpassung der damaligen BZO an das eidgenössische Raumplanungsgesetz - rechtskräftig der Kernzone "W._" zugewiesen. Somit beurteilt sich, wie die Vorinstanz zutreffend erwogen hat, eine allfällige Entschädigungspflicht aus materieller Enteignung nach den bei einer Nichteinzonung geltenden Grundsätzen. Diese Schlussfolgerung wird von der Beschwerdeführerin nicht ausdrücklich bestritten. Sie ist jedoch der Ansicht, im Hinblick auf die vom Bundesgericht für die Nichteinzonung von Grundstücken entwickelte Rechtsprechung habe sie Anspruch auf eine Entschädigung.
2.4 Nach ständiger bundesgerichtlicher Rechtsprechung können Nichteinzonungen den Eigentümer ausnahmsweise enteignungsähnlich treffen, etwa dann, wenn er überbaubares oder grob erschlossenes Land besitzt, das von einem gewässerschutzrechtlichen generellen Kanalisationsprojekt erfasst wird, und wenn er für die Erschliessung und Überbauung seines Landes schon erhebliche Kosten aufgewendet hat, wobei diese Voraussetzungen in der Regel kumulativ erfüllt sein müssen. Sodann können weitere besondere Gesichtspunkte des Vertrauensschutzes so gewichtig sein, dass ein Grundstück unter Umständen hätte eingezont werden müssen. Ein Einzonungsgebot kann ferner zu bejahen sein, wenn sich das fragliche Grundstück im weitgehend überbauten Gebiet befindet. Aufgrund solcher Umstände lässt sich annehmen, der Eigentümer habe am massgebenden Stichtag mit hoher Wahrscheinlichkeit mit einer aus eigener Kraft realisierbaren Überbauung seines Landes rechnen dürfen. Dabei ist stets eine Gesamtwürdigung aller rechtlichen und tatsächlichen Gegebenheiten vorzunehmen (BGE 132 II 218 E. 2.3 S. 221; 125 II 431 E. 4a S. 433; je mit Hinweisen).
2.5 Die Beschwerdeführerin ist der Auffassung, ihr Grundstück befinde sich im weitgehend überbauten Gebiet, weshalb von einer Baulücke im Sinne der bundesgerichtlichen Rechtsprechung auszugehen sei.
Der Begriff des weitgehend überbauten Gebiets im Sinne von Art. 15 lit. a RPG bzw. Art. 36 Abs. 3 RPG wird in der Rechtsprechung eng verstanden. Er umfasst im Wesentlichen den geschlossenen Siedlungsbereich mit eigentlichen Baulücken. Ob ein Grundstück im weitgehend überbauten Gebiet liegt, beurteilt sich gebietsbezogen, parzellenübergreifend, anhand der gesamten bestehenden Siedlungsstruktur.
Baulücken sind einzelne unüberbaute Parzellen, die unmittelbar an das überbaute Land angrenzen, in der Regel bereits erschlossen sind und eine relativ geringe Fläche aufweisen. Die Nutzung der Baulücke wird vorwiegend von der sie umgebenden Überbauung geprägt; das unüberbaute Land muss also zum geschlossenen Siedlungsbereich gehören, an der Siedlungsqualität teilhaben und von der bestehenden Überbauung so stark geprägt sein, dass sinnvollerweise nur die Aufnahme in die Bauzone in Frage kommt. Die Siedlungsqualität einer unüberbauten Fläche wird von der sie umgebenden Überbauung umso weniger beeinflusst, je grösser sie ist. Das Bundesgericht hat das Vorliegen einer Baulücke aus quantitativen Gründen bei Flächen von 1,4 ha, 2,3 ha, 5,5 ha und 12 ha verneint. Allerdings beurteilt sich die Frage nach dem Vorliegen einer Baulücke nicht nach rein quantitativen Kriterien. Insofern kann bereits bei einer geringeren Ausdehnung als 1 ha fraglich sein, ob eine unüberbaute Parzelle noch als Baulücke zu bewerten ist (BGE 132 II 218 E. 4.2.3 und 4.2.5 S. 224 f. mit Hinweisen). Keine Baulücken sind nach der bundesgerichtlichen Praxis grössere unüberbaute Flächen im Siedlungsgebiet, die der Auflockerung der Siedlungsstrukturen, der Erhöhung der Wohnqualität durch Grünflächen sowie der Schaffung von Freizeitbereichen dienen. Eine derartige freie Fläche wird nicht von der sie umgebenden Überbauung geprägt, sondern weist eine eigenständige Funktion auf; sie ist nicht dem weitgehend überbauten Gebiet zuzurechnen (BGE 132 II 218 E. 4.2.2 S. 223 mit Hinweisen). Am erforderlichen Siedlungszusammenhang kann es mithin auch bei Land an zentraler Lage inmitten eines überbauten Gebiets fehlen, sofern dem Grundstück eine landschaftlich eigenständige Bedeutung zukommt.
2.6 Die Vorinstanz hat unter Bezugnahme auf die dargestellte bundesgerichtliche Rechtsprechung erwogen, zu klären sei, inwieweit zufolge des Nichtbaubereichs auf dem Ostteil des Grundstücks vom Vorliegen einer Baulücke und damit von einem entschädigungsrechtlichen Einzonungsgebot auszugehen sei.
Die Vorinstanz hat ausgeführt, die Grenze der Kernzone "W._" verlaufe am südöstlichen Ende über die V._strasse durch das streitbetroffene Grundstück entlang der ursprünglichen Parzellengrenze alt-Kat.-Nrn. 5002 und 5003 und umfasse in jenem Bereich die Villa Z._ sowie die danebenliegende Villa U._ mit entsprechendem Umschwung. Der Einbezug dieses südöstlichen Gebiets in die Kernzone "W._" gehöre trotz Übergreifens über die V._strasse mit Bildung einer halbinselförmigen Appendix zu einem einheitlichen Ganzen bzw. bilde Teil des die Kernzone definierenden, prägenden Charakters mit parkartigen Gartenanlagen mit seltenem Baumbestand, ausgedehnten Grünflächen und Einzelbauten barocken Ursprungs. Daher könne in Bezug auf den Nichtbaubereich auf dem streitbetroffenen Grundstück nicht davon ausgegangen werden, dieser hätte sinnvollerweise in die Bauzone aufgenommen werden müssen. Daran änderten auch die südlich und südöstlich angrenzenden Nachbargebäude nichts, zumal gerade in jenem Bereich auf dem Grundstück der Beschwerdeführerin ein Baubereich (4/200) ausgeschieden worden sei. Eine allfällige Entschädigung wegen materieller Enteignung lasse sich somit nicht zufolge Vorliegens einer Baulücke im Sinn der bundesgerichtlichen Rechtsprechung herleiten. Auch das Argument der Beschwerdeführerin, es sei für sie nicht vorhersehbar gewesen, dass der östliche Grundstücksteil von einem planerischen Bauverbot betroffen würde, sei nicht stichhaltig. So habe der Stadtrat schon weit im Vorfeld der Anpassung der BZO an das RPG festgehalten, in gewissen innerstädtischen Bereichen sei vor allem eine bessere Durchgrünung anzustreben. Angesichts des speziellen Charakters des östlichen Teils der streitbetroffenen Parzelle mit Villa und Park und der besonderen Lage des Grundstücks habe keineswegs mit der Zuweisung des ganzen östlichen Teils der Parzelle Kat.-Nr. RI5083 zum Baubereich gerechnet werden können.
2.7 Diese Ausführungen der Vorinstanz verletzen kein Bundesrecht.
Das Grundstück der Beschwerdeführerin weist zwar eine relativ geringe Fläche von unter 1 ha auf. Die Vorinstanz hat jedoch zu Recht erwogen, das Grundstück bilde Teil des die Kernzone prägenden Charakters mit parkartigen Gartenanlagen, ausgedehnten Grünflächen und Einzelbauten barocken Ursprungs. Dass sie ihrer Würdigung eine parzellenübergreifende Betrachtungsweise zugrunde gelegt und den Fokus entgegen den Vorbringen in der Beschwerde nicht auf den "südlichen Teilbereich des Ostteils" des Grundstücks beschränkt hat, ist nicht zu beanstanden (vgl. auch E. 2.5 hiervor). Der Beschwerdeführerin ist zwar beizupflichten, dass die V._strasse durch die Kernzone hindurch verläuft und zu einer gewissen "räumlichen Zäsur" führt. Der Charakter der Kernzone mit lockerer Bebauung und vielen Grünräumen wird hierdurch aber nicht aufgehoben. Schliesslich fällt die Tatsache, dass der Beschwerdeführerin die Erstellung einer unterirdischen Parkgarage bewilligt wurde, bei der Beurteilung der eigenständigen landschaftlichen Qualität des Grundstücks der Beschwerdeführerin nicht entscheidend ins Gewicht, da die Grünfläche hierdurch nicht verringert wird. Bei dieser Ausgangslage kann jedenfalls nicht gesagt werden, die Stadt Zürich habe das ihr beim Entscheid über die Einzonung oder Nichteinzonung des Grundstücks zukommende Ermessen verletzt (vgl. insoweit auch Urteil 1C_70/2008 vom 22. Juni 2009 E. 5.3).
2.8 Entgegen der Auffassung der Beschwerdeführerin liegt auch kein Vertrauenstatbestand vor. Die beiden stadträtlichen Weisungen, in denen das Anliegen einer besseren innerstädtischen Durchgrünung geäussert worden ist, weisen zwar, wie die Beschwerdeführerin zutreffend festhält, keinen direkt erkennbaren Zusammenhang zu ihrer Parzelle auf. Darauf aber kommt es auch nicht entscheidend an. Massgeblich ist vielmehr, dass die Stadt Zürich keine Vorkehrungen getroffen oder Zusicherungen gemacht hat, die bei der Beschwerdeführerin das berechtigte Vertrauen hätten wecken können, ihr Grundstück werde eingezont. Gegenteiliges wird von der Beschwerdeführerin auch nicht behauptet.
2.9 Die Beschwerdeführerin macht schliesslich geltend (vgl. Beschwerde S. 18 f.), der sog. Sonderopfer-Tatbestand sei erfüllt.
Nach der dargestellten Rechtsprechung des Bundesgerichts wird eine materielle Enteignung nicht nur bei einem besonders schweren Eingriff angenommen, sondern auch bei einem weniger weit gehenden, falls einzelne Personen so betroffen werden, dass ihr Opfer gegenüber der Allgemeinheit unzumutbar erschiene und es mit der Rechtsgleichheit unvereinbar wäre, wenn hierfür keine Entschädigung geleistet würde (vgl. E. 2.1 hiervor). Der Unterschied dieses Sonderopfer-Tatbestands zum "normalen" Tatbestand der materiellen Enteignung liegt allein in der geringeren Intensität und in der Singularität des Eingriffs. Dagegen wird in beiden Fällen für eine Enteignung im Sinne von Art. 5 Abs. 2 RPG vorausgesetzt, dass im fraglichen Zeitpunkt eine dem Bundesrecht entsprechende raumplanerische Grundordnung galt, welche es dem Grundeigentümer ohne Eingriff gestattet hätte, die bestehende Nutzung seines Grundstücks uneingeschränkt weiterzuführen oder dieses aus eigener Kraft in naher Zukunft besser zu nutzen. Das heisst mit anderen Worten, dass die Nichteinzonung eines Grundstücks, für welches kein Einzonungsgebot bestand, keinen Sonderopfer-Tatbestand bilden kann. Vielmehr fallen als raumplanerische Massnahmen, die ein Sonderopfer bewirken können, vor allem Umzonungen oder andere Nutzungsbeschränkungen in Betracht (vgl. zum Ganzen Urteil 1A.72/2003 vom 4. November 2003 E. 4.5.2, in: ZBl 106/2005 S. 661 mit Hinweisen).
3. Zusammenfassend ist damit in Übereinstimmung mit der Vorinstanz festzuhalten, dass in Bezug auf die fragliche Nichteinzonung keine hinreichenden Besonderheiten gegeben sind, welche die Annahme einer materiellen Enteignung rechtfertigen würden. Da es sich um eine Nichteinzonung im Sinne der bundesgerichtlichen Rechtsprechung handelt, erübrigt sich ein Eingehen auf die von der Beschwerdeführerin für den Fall der Qualifikation des Vorgangs als Auszonung eventualiter vorgebrachten Rügen.
Die Beschwerde erweist sich als unbegründet und ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens trägt die Beschwerdeführerin die Gerichtskosten (vgl. Art. 66 Abs. 1 BGG). Die in ihrem amtlichen Wirkungskreis obsiegende Beschwerdegegnerin hat keinen Anspruch auf eine Parteientschädigung (vgl. Art. 68 Abs. 3 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf eingetreten wird.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 30'000.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 3. Abteilung, 3. Kammer, und dem Bundesamt für Raumentwicklung ARE schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 3. September 2012
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Fonjallaz
Der Gerichtsschreiber: Stohner