Faits:
A. En décembre 2007, la maison de vente aux enchères Y._ AG a vendu à un collectionneur parisien un bureau de dames à fleurs Louis XV estampillé "B.V.R.B." pour un prix d'adjudication de 430'000 fr. Elle a versé à l'avocat genevois X._ le solde du prix après déduction des commissions et frais, à savoir 384'966 fr. Par la suite, l'acheteur a avisé la maison de vente aux enchères que le meuble n'était pas entièrement d'époque; il l'a sommée de reprendre l'objet et de lui rembourser le prix de vente. Y._ AG lui a finalement versé 553'602 fr. à ce titre.
La maison de vente a demandé à X._ de lui restituer le montant de 384'966 fr. Ce dernier a contesté la prétention élevée à son égard, soutenant avoir agi dans cette affaire comme représentant de ses clients parisiens A._ et B._.
B. Le 19 février 2009, Y._ AG a saisi le Tribunal de première instance genevois d'une demande dirigée contre X._, tendant au paiement de 536'248 fr. Lors de l'audience d'introduction, le défendeur a contesté sa légitimation passive et annoncé son intention d'appeler en cause A._ et B._. Le Tribunal a limité l'instruction à la seule question de la légitimation passive. Par jugement du 24 mai 2012, il a débouté la demanderesse de toutes ses conclusions.
Celle-ci a interjeté appel. Par arrêt du 23 novembre 2012, la Chambre civile de la Cour de justice a annulé le jugement attaqué, admis la légitimation passive de X._ et renvoyé la cause au Tribunal de première instance pour suite de la procédure.
C. Par-devant le Tribunal fédéral, X._ (le recourant) a interjeté un recours en matière civile, concluant à ce que son défaut de légitimation passive soit constaté et à ce que l'action intentée par Y._ AG (l'intimée) soit rejetée. S'agissant de la recevabilité du recours, il soutient que l'admission du recours permettrait d'éviter une procédure probatoire longue et coûteuse, à savoir l'appel en cause de ses deux clients domiciliés en France ainsi qu'une expertise du meuble vendu.
L'intimée a conclu au rejet du recours, précisant ne pas contester la recevabilité du recours. Les deux parties ont par la suite déposé des observations. Par ordonnance du 19 mars 2013, la Présidente de la Cour de céans a accordé l'effet suspensif.
Considérant en droit:
1. Le Tribunal fédéral examine d'office la recevabilité des recours (ATF 137 III 417 consid. 1; cf. art. 29 al. 1 LTF, concernant la compétence). Le fait que l'intimée ne discute pas la recevabilité du présent recours ne lie pas la Cour de céans.
Il est incontesté que la décision attaquée est une décision incidente, susceptible de recours immédiat uniquement si l'admission du recours permettrait d'éviter une procédure probatoire longue et coûteuse (art. 93 al. 1 let. b LTF). Selon la jurisprudence citée par le recourant lui-même, la procédure probatoire peut être qualifiée de longue et coûteuse lorsqu'elle implique une administration de preuves qui, par sa durée et son coût, s'écarte notablement des procès habituels. S'il s'agit d'entendre les parties, de leur permettre de produire des pièces et de procéder à l'interrogatoire de quelques témoins, un recours immédiat n'est pas justifié; il en va différemment s'il faut envisager une expertise complexe, plusieurs expertises, l'audition de très nombreux témoins, ou l'envoi de commissions rogatoires dans des pays lointains (arrêts 2C_111/2011 du 7 juillet 2011 consid. 1.1.3, in SJ 2012 I 97; 4A_23/2008 du 28 mars 2008 consid. 1.3, in SJ 2008 I 389). En l'espèce, la question de savoir si un meuble est ou non d'époque ne paraît pas nécessiter une expertise complexe. En outre, on ne discerne pas en quoi l'appel en cause de deux personnes domiciliées en France pourrait conduire à une administration de preuves longue et coûteuse; les frais de commissions rogatoires invoqués par le recourant sont manifestement sans pertinence à cet égard. Il s'ensuit l'irrecevabilité du recours.
2. Le recourant supporte les frais et dépens (art. 66 et 68 LTF). L'émolument judiciaire sera réduit vu le sort de la cause. En revanche, il sera alloué des dépens entiers à l'intimée, qui a dû répondre sur le fond.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est irrecevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le recourant versera à l'intimée une indemnité de 7'500 fr. à titre de dépens.
4. Le présent arrêt est communiqué aux mandataires des parties et à la Chambre civile de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 11 avril 2013
Au nom de la Ire Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Klett
La Greffière: Monti