Fatti:
A. Con sentenza del 20 e 27 luglio 2009, la Corte penale del Tribunale penale federale (TPF) ha prosciolto A._ dalle accuse di riciclaggio di denaro non ritenendo realizzato l'elemento soggettivo del reato.
B. Accogliendo il ricorso del Ministero pubblico della Confederazione (MPC), con sentenza 6B_900/2009 del 21 ottobre 2010, il Tribunale federale ha in sostanza ritenuto dati a carico dell'imputato i presupposti del dolo eventuale. Ha annullato la decisione di prima istanza e rinviato la causa al TPF per nuovo giudizio.
C. Il 1° marzo 2011 il TPF ha riconosciuto A._ colpevole di ripetuto riciclaggio di denaro e lo ha condannato alla pena pecuniaria di 180 aliquote giornaliere di fr. 200.-- ciascuna, per complessivi fr. 36'000.--, sospesa condizionalmente per un periodo di prova di due anni, e al pagamento delle spese procedurali.
D. Contro questa sentenza A._ si aggrava al Tribunale federale con ricorso in materia penale. Postula, in via principale, il suo proscioglimento da ogni accusa e un'indennità di fr. 130'970.-- per le spese sostenute; subordinatamente, l'annullamento della decisione impugnata. Formula inoltre istanza di effetto sospensivo in relazione alla spese procedurali.
Invitati a esprimersi sul gravame, il TPF si rimette al giudizio di questo Tribunale senza formulare osservazioni, mentre il MPC chiede di respingere il ricorso.
Prendendo posizione sulle determinazioni del MPC, A._ ha confermato le proprie conclusioni ricorsuali.
Diritto:
1. Giusta l'art. 54 cpv. 1 LTF, il procedimento si svolge in una delle lingue ufficiali, di regola nella lingua della decisione impugnata, che in concreto è quella italiana. Di conseguenza, si giustifica redigere questa sentenza in italiano, pur essendo il ricorso stato steso in francese, come era diritto dell'insorgente (art. 42 cpv. 1 LTF).
2. Il ricorrente lamenta la violazione dell'art. 97 CP: dal momento che i fatti addebitatigli si sarebbero svolti tra il 20 ottobre 2001 e il 12 ottobre 2003, il giorno in cui è stata pronunciata la sentenza di condanna, l'azione penale era prescritta. Negando la sopravvenienza della prescrizione, il TPF avrebbe inoltre commesso arbitrio.
2.1 Il TPF ha ritenuto che nella fattispecie, considerato non prescritto il reato, nulla ostava alla condanna del ricorrente. Richiamandosi alla giurisprudenza pubblicata nella DTF 134 IV 328 relativa all'art. 97 CP, ha rilevato che il Tribunale federale non era stato chiamato a pronunciarsi sulla prescrizione in relazione a giudizi di proscioglimento, poi annullati. Del resto, se la prescrizione fosse intervenuta nelle more della procedura di ricorso o rischiasse di estinguersi dopo il giudizio di rinvio, il Tribunale federale lo avrebbe segnalato.
2.2 Fondandosi sul testo dell'art. 97 cpv. 3 CP e sulla ratio legis, il MPC sostiene che per "sentenza di prima istanza" si debba intendere sia la sentenza di condanna sia quella di assoluzione. Adottare un'altra soluzione, segnatamente quella pubblicata nella DTF 134 IV 328, alimenterebbe un'illogica incertezza nelle persone potenzialmente intenzionate a impugnare una decisione di proscioglimento, non potendo stabilire ex ante l'intervento della prescrizione in pendenza di ricorso e quindi l'opportunità del ricorso medesimo. Peraltro, l'efficacia dell'azione penale verrebbe ingiustificatamente castigata nella misura in cui la valutazione dell'eventuale intervento della prescrizione nelle more della procedura ricorsuale assurgerebbe, erroneamente, a primaria premessa nella ponderazione dell'opportunità di aggravarsi contro una decisione di assoluzione. A ogni modo, la citata giurisprudenza non sarebbe direttamente applicabile nei casi in cui, come in concreto, il proscioglimento è avvenuto in violazione del diritto.
2.3 L'azione penale per il perseguimento del reato di riciclaggio di denaro si prescrive in sette anni (art. 305bis n. 1 unitamente all'art. 97 cpv. 1 lett. c CP). Giusta l'art. 97 cpv. 3 CP, se prima della scadenza del termine di prescrizione è stata pronunciata una sentenza di prima istanza, la prescrizione si estingue.
Nella DTF 134 IV 328 è chiaramente indicato che per sentenza di prima istanza ai sensi dell'art. 97 cpv. 3 CP si deve intendere il verdetto di colpevolezza. Solo una sentenza di condanna estingue dunque il termine di prescrizione. Sebbene una parte della dottrina critichi questa giurisprudenza (v. RIEDO/ZURBRÜGG, Der Jetlag dauert an oder Neue Unwägbarkeiten im Recht der strafrechtlichen Verjährung, AJP 3/2009 pag. 377 segg.), il Tribunale federale non l'ha modificata (ribadendola da ultimo nella sentenza 6B_819/2010 del 3 maggio 2011 consid. 4.3). Nemmeno risultano essere date le condizioni (v. DTF 127 II 289 consid. 3a) per farlo, come caldeggiato dal MPC.
2.4 Ciò posto, la tesi del TPF, secondo cui anche la sentenza di proscioglimento estingue il corso della prescrizione se pronunciata in violazione del diritto, dev'essere confutata. È vero che, nel caso concreto, se il TPF, in corretta applicazione del diritto federale, avesse emanato una sentenza di condanna, la prescrizione avrebbe cessato di correre. Sennonché, il TPF ha inizialmente prosciolto il ricorrente, con la conseguenza che il termine di prescrizione ha continuato il suo corso.
La tesi della precedente istanza giudiziaria priverebbe di ogni portata la giurisprudenza sancita nella DTF 134 IV 328 (PIQUEREZ/MACALUSO, Procédure pénale suisse, 3a ed. 2011, n. 1572) e comprometterebbe la certezza del diritto. La prescrizione ha quale scopo, per diversi motivi di ordine processuale e di diritto penale materiale, la cessazione del perseguimento penale decorso un determinato termine. Nella citata sentenza, il Tribunale federale ha considerato che apparirebbe contrario a ogni logica collegare a una pronuncia assolutoria, constatante che l'imputato non può essere condannato per i rimproveri mossigli, la conseguenza giuridica dell'imprescrittibilità del reato e quindi la possibilità che il prosciolto possa essere perseguito ulteriormente, senza limiti temporali, per gli stessi rimproveri (DTF 134 IV 328 consid. 2.1). Collegare l'intervento della prescrizione all'esito finale della procedura ricorsuale comporterebbe la rinascita delle difficoltà e delle disparità che caratterizzavano la vecchia regolamentazione di questo istituto e sarebbe in contraddizione con le finalità perseguite con la modifica del CP consistenti nel semplificare le regole sulla prescrizione agevolandone l'applicazione (Messaggio del 21 settembre 1998 concernente la modifica del CP e del CPM nonché una legge federale sul diritto penale minorile, FF 1999 1815 seg. n. 216.11).
Solo una pronuncia di condanna estingue il termine di prescrizione (DTF 135 IV 196 consid. 2.1; 134 IV 328 consid. 2.1 pag. 331), mentre il giudizio di proscioglimento non interferisce sul suo corso: ciò a prescindere dalla loro fondatezza giuridica (v. GILBERT KOLLY, in Commentaire romand, Code pénal I, 2009, n. 68 e 70 ad art. 97 CP). Se in prima istanza è stata pronunciata una decisione di proscioglimento, la prescrizione continua a correre; se in seguito è annullata, sarà la nuova sentenza (di prima istanza) a estinguere il termine di prescrizione, purché dichiari l'imputato colpevole (MARLÈNE KISTLER VIANIN, in Commentaire romand, Code de procédure pénale suisse, 2011, n. 11 ad art. 409 CPP; per i verdetti di colpevolezza annullati v. sentenza 6B_983/2010 del 19 aprile 2011 consid. 4.2.3).
2.5 Nel condannare il ricorrente per riciclaggio di denaro a oltre sette anni dai fatti, il TPF ha dunque violato il diritto federale.
3. Il ricorso si rivela fondato e va pertanto accolto. La causa è rinviata all'autorità inferiore per le incombenze del caso, e segnatamente per determinare se ed eventualmente in che misura l'insorgente abbia diritto a un indennizzo ai sensi dell'art. 429 CPP.
Non si prelevano spese giudiziarie in quanto l'opponente soccombente ha agito nell'esercizio di compiti di diritto pubblico (art. 66 cpv. 4 LTF).
La Confederazione (Ministero pubblico) verserà al ricorrente un'indennità a titolo di ripetibili per la procedura davanti al Tribunale federale (art. 68 LTF).
L'emanazione del presente giudizio rende priva di oggetto l'istanza di conferimento dell'effetto sospensivo, che peraltro risulta insufficientemente motivata.
Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Il ricorso è accolto e la decisione emanata dalla Corte penale del Tribunale penale federale il 1° marzo 2011 è annullata. La causa è rinviata al Tribunale penale federale per nuovo giudizio nel senso dei considerandi.
2. Non si prelevano spese giudiziarie.
3. La Confederazione (Ministero pubblico) verserà al ricorrente un'indennità di fr. 3'000.-- a titolo di ripetibili di questa sede.
4. Comunicazione alla patrocinatrice del ricorrente, al Ministero pubblico della Confederazione e alla Corte penale del Tribunale penale federale.