Sachverhalt:
A. Der 1977 geborene P._ meldete sich am 23. September 2008 zum Leistungsbezug bei der IV-Stelle des Kantons Thurgau an. Gestützt auf die medizinischen Abklärungen, insbesondere das Gutachten vom 4. August 2009 des Dr. med. O._, Facharzt für Rheumatologie, ermittelte die IV-Stelle einen Invaliditätsgrad von 24 % und verneinte einen Anspruch auf eine Rente der Invalidenversicherung (Verfügung vom 10. November 2009).
B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau mit Entscheid vom 14. Juli 2010 ab.
C. P._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, es sei, unter Aufhebung des angefochtenen Entscheids, eine ganze Invalidenrente zuzusprechen; eventualiter sei die Sache zu neuer Entscheidung an die Vorinstanz oder die Verwaltung zurückzuweisen.
D. Am 20. Oktober 2010 reichte P._ beim Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau ein Revisionsgesuch gegen den Entscheid vom 14. Juli 2010 ein. Zugleich stellt er vor Bundesgericht den Antrag auf Verfahrenssistierung, und er gab neue Arztberichte zu den Akten. Das Bundesgericht verfügte am 15. Dezember 2010 die Sistierung des Verfahrens.
E. Mit Entscheid vom 13. April 2011 wies das Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau das Revisionsgesuch vom 20. Oktober 2010 ab, soweit es darauf eintrat, da sein Entscheid vom 14. Juli 2010 nicht rechtskräftig geworden sei. Gegen diesen Entscheid gelangt P._ wiederum mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht. Er lässt beantragen, die Vorinstanz sei, in Aufhebung des angefochtenen Revisionsentscheids, anzuweisen, auf das Revisionsgesuch einzutreten und einen Invaliditätsgrad von 100 % festzulegen. Die IV-Stelle sei zu verhalten, spätestens ab 1. März 2009 eine ganze Invalidenrente auszurichten. Eventualiter sei die Vorinstanz zu verpflichten, auf das Revisionsgesuch einzutreten und dieses materiell zu prüfen.

Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer ficht einerseits den Entscheid des Verwaltungsgerichts des Kantons Thurgau vom 14. Juli 2010 an und andererseits denjenigen vom 13. April 2011 betreffend ein gegen den Entscheid vom 14. Juli 2010 gestelltes Revisionsbegehren. Die Rügen gegen beide Entscheide beschlagen den Anspruch auf eine Invalidenrente. Unter diesen Umständen rechtfertigt es sich, beide Verfahren zu vereinigen.
2. 2.1 Das vorinstanzliche Gericht hat im Entscheid vom 13. April 2011 erwogen, auf das Revisionsgesuch gegen den Entscheid vom 14. Juli 2010 sei nicht einzutreten, weil dieser noch nicht in Rechtskraft erwachsen sei. Würde auf das Revisionsgesuch eingetreten, wäre dieses abzuweisen. Das Dispositiv des Entscheids vom 13. April 2011 lautet wie folgt: "Das Revisionsgesuch vom 20. Oktober 2010 wird abgewiesen, soweit darauf überhaupt eingetreten werden kann." Das Dispositiv stimmt folglich nicht mit den Erwägungen überein.
2.2 Besteht zwischen dem Dispositiv und den Entscheidgründen ein Widerspruch, so ist der wirkliche Rechtssinn der Entscheidung festzustellen. Entscheide sind - unter Vorbehalt der Problematik von Treu und Glauben - nicht nach ihrem Wortlaut, sondern nach ihrem tatsächlichen rechtlichen Bedeutungsgehalt zu verstehen (Urteil 1E.6/2005 vom 25. August 2005 E. 4.2, nicht publ. in: <ref-ruling>; vgl. <ref-ruling> E. 1a S. 497; Urteil C 280/95 vom 10. Juni 1997 E. 1c, nicht publ. in: <ref-ruling>; <ref-ruling> E. 5a S. 615). Im angefochtenen Entscheid vom 13. April 2011 bildet die Eintretensfrage den Hauptpunkt der Begründung. Die materiell-rechtlichen Revisionsvoraussetzungen hat das kantonale Gericht hingegen bloss eventualiter geprüft. Der Beschwerdeführer ist gemäss Antragstellung und Beschwerdebegründung denn auch vom Nichteintreten ausgegangen, was unter dem Aspekt von Treu und Glauben zu berücksichtigen ist. Das Dispositiv ist demzufolge als Nichteintreten auszulegen.
3. 3.1 Das kantonale Gericht prüfte die Revisionsvoraussetzungen nach Massgabe von § 245 des Gesetzes vom 6. Juli 1988 über die Zivilrechtspflege des Kantons Thurgau (ZPO; RB 271; in Kraft bis 31. Dezember 2010). Danach kann mittels Revision (Wiederherstellung) die Änderung aller rechtskräftigen Endentscheide durch neue Beurteilung des Streitfalles nachgesucht werden.
3. 3.1 Das kantonale Gericht prüfte die Revisionsvoraussetzungen nach Massgabe von § 245 des Gesetzes vom 6. Juli 1988 über die Zivilrechtspflege des Kantons Thurgau (ZPO; RB 271; in Kraft bis 31. Dezember 2010). Danach kann mittels Revision (Wiederherstellung) die Änderung aller rechtskräftigen Endentscheide durch neue Beurteilung des Streitfalles nachgesucht werden.
3.2 3.2.1 Unstrittig ist vor kantonalem Gericht die Revision eines noch nicht rechtskräftigen Entscheids verlangt worden. Der Beschwerdeführer rügt, das Nichteintreten auf das Revisionsbegehren verletze die Minimalgarantie von <ref-law>. Neue Tatsachen könnten im Lichte des vorinstanzlichen Entscheids bei nicht rechtskräftig abgeschlossenen Verfahren nicht vorgebracht werden. Denn im Rahmen der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gelte das Novenverbot von <ref-law>. Das Vorgehen des vorinstanzlichen Gerichts entleere damit <ref-law> des Gehalts.
3.2.2 Unter Vorbehalt von Art. 1 Abs. 3 des Bundesgesetzes vom 20. Dezember 1968 über das Verwaltungsverfahren (VwVG; SR 172.021) ist das Verfahren vor kantonalen Sozialversicherungsgerichten durch kantonales Recht geregelt. Allerdings sind gewisse bundesrechtliche Mindestvorgaben zu beachten. So ist laut <ref-law> die Revision von Entscheiden wegen Entdeckung neuer Tatsachen oder Beweismittel oder wegen Einwirkung durch Verbrechen oder Vergehen zu gewährleisten (HAVE 2005 S. 242, I 183/03 E. 2.1). Die Bestimmung gibt nach dem klaren Wortlaut einzig die in ihr erwähnten Revisionsgründe vor und überlässt namentlich die Ausgestaltung des Revisionsverfahrens dem kantonalen Recht (UELI KIESER, ATSG-Kommentar, 2009, N. 134 zu <ref-law>). Die kantonalen Gerichte werden daher nicht verpflichtet, auf Revisionsgesuche gegen formell nicht in Rechtskraft erwachsene Entscheide einzutreten. Namentlich sieht auch <ref-law> nur die Revision von rechtskräftigen Verfügungen oder Einspracheentscheiden vor. Der vorinstanzliche Nichteintretensentscheid verstösst nicht gegen <ref-law>, und die Vorinstanz hat das kantonale Revisionsrecht nicht willkürlich angewendet. Daran ändert das Novenrecht gemäss <ref-law> nichts. Die revisionsrechtlichen Mindestanforderungen von <ref-law> bezwecken nicht die Korrektur des letztinstanzlichen Novenverbots.
3.3 Darüber hinaus lässt sich aus <ref-law> nichts zu Gunsten des Beschwerdeführers ableiten. Gemäss dieser Bestimmung kann die Revision eines Entscheids, der den Entscheid der Vorinstanz bestätigt, nicht aus einem Grund verlangt werden, der schon vor der Ausfällung des bundesgerichtlichen Entscheids entdeckt worden ist und mit einem Revisionsgesuch bei der Vorinstanz hätte geltend gemacht werden können. Die Regelung von <ref-law> beschlägt die Revision von Bundesgerichtsurteilen und betrifft nicht das Revisionsverfahren vor kantonalen Gerichten. Die Beschwerde gegen den Nichteintretensentscheid vom 13. April 2011 ist nach dem Gesagten - ohne Auseinandersetzung mit der materiellen Begründetheit des Revisionsgesuches - abzuweisen.
4. Zu prüfen ist der Anspruch auf eine Invalidenrente und somit die materielle Begründetheit des Entscheids vom 14. Juli 2010. Die Vorinstanz hat die leistungsrechtlichen Grundlagen richtig erwähnt. Darauf wird verwiesen. In beweisrechtlicher Hinsicht ist festzuhalten, dass die Ergebnisse der Beweiswürdigung im Allgemeinen (vgl. Ulrich Meyer, in: Basler Kommentar Bundesgerichtsgesetz, 2008, N. 34 zu <ref-law> [BSK BGG]; Markus Schott, in: BSK BGG, N. 29 zu <ref-law>) und insbesondere die auf der Würdigung ärztlicher Berichte und Gutachten beruhenden gerichtlichen Feststellungen zum Gesundheitsschaden und zur (Rest-)Arbeitsfähigkeit (Art. 6 und Art. 16 ATSG) tatsächlicher Natur sind (<ref-ruling> E. 3.2 S. 398 f.) und somit einer bundesgerichtlichen Korrektur nur nach Massgabe des <ref-law> zugänglich sind. Zu den in dieser Bestimmung erwähnten, frei zu prüfenden Rechtsverletzungen im Sinne von <ref-law> gehören u.a. die Missachtung der bundesrechtlichen Anforderungen an den Beweiswert ärztlicher Berichte und Gutachten (vgl. Urteil I 853/06 vom 3. Oktober 2007 E. 4.1), des Untersuchungsgrundsatzes, sowie der freien Beweiswürdigung als solcher, wogegen das Resultat der konkreten Beweiswürdigung im Einzelfall - auch der antizipierten - Tatfrage ist.
5. 5.1 In pflichtgemässer Würdigung der medizinischen Unterlagen, insbesondere der von der IV-Stelle in Auftrag gegebenen Expertise des Dr. med. O._ vom 4. August 2009, gelangte die Vorinstanz zum Schluss, trotz der gesundheitlichen Beeinträchtigungen bestehe in einer leidensangepassten Tätigkeit volle Arbeitsfähigkeit. Das kantonale Gericht stützte sich in korrekter Anwendung der Beweiswürdigungsregeln (E. 4.1 hievor; <ref-ruling> E. 1c S. 160; <ref-ruling> E. 3 S. 352) zu Recht nicht auf die Aktengutachten der Dres. med. I._ und R._. Weder haben diese Ärzte den Beschwerdeführer untersucht (vgl. Urteil 9C_185/2010 vom 16. August 2010 E. 4.5.1; RKUV 1988 Nr. U 56 S. 371 E. 5b), noch ist klar, ob den Stellungnahmen sämtliche Akten zugrunde lagen. Im vorinstanzlichen Entscheid wird auch zutreffend auf die nicht schlüssige Zumutbarkeitseinschätzung des Dr. med. R._ hingewiesen.
5.2 Die Beweiskraft der Expertise vom 4. August 2009 des Dr. med. O._ wird auch nicht dadurch geschmälert, weil darin die Diagnose der Arachnoiditis verworfen wird. Im bildgebenden Bericht vom 22. Dezember 2008 erwähnte Dr. med. W._ bloss Zeichen einer Arachnoiditis und in der Stellungnahme vom 9. Dezember 2009 bestätigte er, entgegen der vom Beschwerdeführer vertretenen Auffassung, die Arachnoiditis allein als Verdachtsdiagnose. Diese Einschätzung fügt sich zwanglos in die Beurteilung des Prof. Dr. med. N._ im Befundbericht vom 25. Februar 2010 ein, wonach mit der lumbalen Arachnoiditis sehr geringe Erfahrungen bestünden und die Diagnosestellung mit Schwierigkeiten behaftet sei. Bis anhin lägen keine prospektiven multizentrischen Studien vor. Daraus erhellt, dass neben den Schwierigkeiten bei der Diagnose auch die Auswirkungen der Arachnoiditis nicht leicht zu beurteilen sind. Sodann kommt der Frage nach dem Bestand der Arachnoiditis kein ausschlaggebendes Gewicht zu. Denn das Leistungsvermögen beurteilte Dr. med. O._ nach Massgabe der strukturellen und der klinischen Befunde. Dabei sind die LWS-Beschwerden im Rahmen der Diagnose des Status nach Spondylodese L5/S1 berücksichtigt worden, und das in der Expertise erwähnte ausgeprägte vertebrale Syndrom fand unabhängig der zugrunde liegenden Diagnose als klinischer Befund Eingang in die Zumutbarkeitsbeurteilung. Die Auffassung des Beschwerdeführers, Dr. med. O._ hätte auf eine höhere Arbeitsunfähigkeit geschlossen, falls er von einer Arachnoiditis ausgegangen wäre, findet in den Akten keine Stütze. Namentlich lässt diese Sichtweise die im Gutachten vom 4. August 2009 erwähnte Klinik ausser Acht. Danach konnte der Beschwerdeführer anlässlich der Untersuchung ohne Probleme sitzen, wobei er nach 45 Minuten für fünf Minuten aufstehen musste. Dies lässt der behandelnde Arzt, Dr. med. F._, Facharzt für Innere Medizin, in der Stellungnahme vom 1. Oktober 2009 unbeachtet. Statt dessen folgt er den subjektiven Schmerzangaben, mit einem Schmerzausmass von 10 auf einer Skala von 1 bis 10, welche mit der erwähnten Klinik in der Expertise vom 4. August 2009 nicht zu vereinbaren sind. Das vorinstanzliche Gericht trug in diesem Licht der Erfahrungstatsache korrekt Rechnung, dass Hausärzte im Hinblick auf ihre Vertrauensstellung im Zweifelsfall zu Gunsten ihrer Patienten aussagen (BGE <ref-ruling> E. 3b/cc S. 353). Soweit der Beschwerdeführer der Beweiswürdigung der Vorinstanz seine eigene gegenüberstellt, ist er nicht zu hören. Eine qualifiziert rechtsfehlerhafte Tatsachenfeststellung ist damit nicht dargetan (Urteil 9C_397/2009 vom 16. Oktober 2009 E. 2.2, publ. in: SVR 2010 KV Nr. 3 S. 9, Urteil 9C_569/2008 vom 1. Oktober 2008 E. 1.2).
Insgesamt sind von zusätzlichen Abklärungen keine neuen rechtserheblichen Erkenntnisse zu erwarten, weshalb die Vorinstanz von weiteren Beweiserhebungen absehen durfte (antizipierte Beweiswürdigung; <ref-ruling> E. 5.3 S. 148).
6. Auf die letztinstanzlich eingereichten Berichte des Arztes A._ vom 16. September 2010 und den Bericht der Dres. med. Prof. E._ und B._, Spital X._, vom 8. September 2010 sowie den MRI-Befund vom 12. Juli 2010 ist nicht einzugehen. Soweit die neuen Unterlagen Befunde beinhalten, die sich nach dem Erlass der Verfügung vom 10. November 2009 verwirklichten, beschlagen sie einen für die gerichtliche Überprüfung nicht massgebenden Zeitraum (<ref-ruling> E. 1 S. 467). Zudem ist das Vorbringen von Tatsachen oder Beweismitteln, die sich erst nach dem angefochtenen Entscheid vom 14. Juli 2010 ereignet haben oder entstanden sind (echte Noven), vor Bundesgericht unzulässig (<ref-ruling> E. 2.1 S. 343). Insofern die Unterlagen Tatsachen betreffen, die sich schon vor dem Urteil des kantonalen Gerichts verwirklicht haben, handelt es sich um unechte Noven, die nur zulässig sind, falls erst der Entscheid der Vorinstanz Anlass gab, sie vorzubringen (<ref-law>; Urteil 8C_255/2010 vom 16. November 2010 E. 1; Urteil 8C_502/2010 vom 21. Juli 2010 E. 3). Der Beschwerdeführer macht für die Einreichung der neuen Unterlagen keine im Sinne von <ref-law> relevanten Gründe geltend.
Soweit der Beschwerdeführer insbesondere mit dem Bericht der Dres. med. Prof. E._ und B._ eine Verschlechterung seines Gesundheitszustandes geltend machen will, sei er auf <ref-law> verwiesen (Neuanmeldung).
7. Mit Blick auf die weder in tatsächlicher noch in rechtlicher Hinsicht beanstandeten und daher nicht zu prüfenden Invaliditätsbemessungsfaktoren (<ref-ruling> E. 1b und 2c S. 415 ff.; 110 V E. 4a S. 53) ermittelte die Vorinstanz rechtskonform einen rentenausschliessenden Invaliditätsgrad von 24 %.
8. Dem Verfahrensausgang entsprechend sind die Gerichtskosten dem unterliegenden Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Verfahren 9C_774/2010 und 9C_441/2011 werden vereinigt.
2. Die Beschwerden werden abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
3. Die Gerichtskosten von insgesamt Fr. 1'000.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 16. August 2011
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Meyer
Der Gerichtsschreiber: Ettlin