Sachverhalt:
A. Der 1950 geborene M._ war seit 15. April 2002 als Bauarbeiter bei der Firma Z._ AG angestellt gewesen und in dieser Eigenschaft bei der Schweizerischen Unfallversicherungsanstalt (SUVA) u.a. gegen die Folgen von Berufs- und Nichtberufsunfällen versichert. Am 17. August 2007 verursachte er als Lenker seines Personenwagens (PW) auf der Autobahn einen Selbstunfall mit Totalschaden. Die erstbehandelnden Ärzte des Spitals X._ diagnostizierten gleichentags eine Fraktur des Processus transversus am siebten Halswirbelkörper (HWK) rechts, ein Schädel-Hirntrauma ersten Grades (SHT I°), den dringenden Verdacht auf ein obstruktives Schlafapnoe-Syndrom und eine therapieresistente arterielle Hypertonie (Austrittsbericht vom 24. August 2007). Auf Grund anhaltender gesundheitlicher Beschwerden veranlasste die SUVA in der Folge ein ambulantes Assessment in der Rehaklinik Y._ (Bericht vom 30. Oktober 2007), zog Berichte des Spitals X._ vom 27. März und 2. Juni 2008 sowie des Kreisarztes Dr. med. A._, Facharzt für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, vom 20. Oktober und 5. November 2008 bei; ferner liess sie ein Gutachten durch Dr. med. K._, Facharzt für Neurologie FMH, verfassen, welches am 14. Juli 2009 erstattet wurde. Gestützt darauf sowie einen weiteren, seitens des Versicherten beigebrachten Bericht des Neurologen Dr. med. H._ vom 15. Juli 2009 verfügte der Unfallversicherer am 30. September 2009 die Einstellung der bisher erbrachten Leistungen (Heilbehandlung, Taggeld) per 4. Oktober 2009. Daran wurde auf Einsprache hin, nach Einholung von Berichten des Dr. med. A._ vom 3. März 2010, des Dr. med. G._, Facharzt für Ohren-, Nasen- und Halskrankheiten, Hals- und Gesichtschirurgie, SUVA Abteilung Arbeitsmedizin, vom 10. Mai 2010 und des Dr. med. B._, Facharzt für Neurologie FMH und Psychiatrie/Psychotherapie, SUVA Versicherungsmedizin, vom 29. Juli 2010, mit Entscheid vom 11. Januar 2011 festgehalten.
B. Die hiegegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Luzern ab, soweit es darauf eintrat (Entscheid vom 20. März 2012).
C. M._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, der vorinstanzliche Entscheid sei aufzuheben und die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz, eventuell an die SUVA zurückzuweisen. Eventualiter sei ihm eine angemessene Invalidenrente nach UVG und eine Integritätsentschädigung zuzusprechen.
Die kantonalen Akten wurden eingeholt. Auf die Durchführung eines Schriftenwechsels wurde verzichtet.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (<ref-law>). Immerhin prüft es, unter Berücksichtigung der allgemeinen Begründungspflicht der Beschwerde (Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG), grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind. Es ist jedenfalls nicht gehalten, wie eine erstinstanzliche Behörde alle sich stellenden rechtlichen Fragen zu untersuchen, wenn diese vor Bundesgericht nicht mehr vorgetragen wurden (<ref-ruling> E. 1.4.1 S. 254).
1.2 Im Beschwerdeverfahren um die Zusprechung oder Verweigerung von Geldleistungen der Militär- oder Unfallversicherung ist das Bundesgericht nicht an die vorinstanzliche Feststellung des rechtserheblichen Sachverhalts gebunden (Art. 97 Abs. 2 und Art. 105 Abs. 3 BGG).
2. Streitig und zu prüfen ist, ob die nach dem 4. Oktober 2009 geklagten gesundheitlichen Beeinträchtigungen in einem rechtsgenüglichen, die Beschwerdegegnerin zu Leistungen verpflichtenden Zusammenhang zum Unfallereignis vom 17. August 2007 stehen.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer macht zunächst geltend, dass im Zeitpunkt der Leistungseinstellung immer noch Beschwerden vorgelegen hätten, welche einem organischen Substrat im Sinne einer unfallbedingten strukturellen Veränderung zuzuordnen seien. Rechtsprechungsgemäss könne daher auf die von Vorinstanz und Beschwerdegegnerin vorgenommene gesonderte Adäquanzprüfung verzichtet werden (<ref-ruling> E. 5b/bb S. 103 mit Hinweisen).
3.2 Das kantonale Gericht hat gestützt auf die medizinische Aktenlage einlässlich erwogen, dass es bezüglich des im Rahmen der spitalärztlichen Erstbehandlung diagnostizierten Schädel-Hirntraumas der Stufe I an einem durch apparative/bildgebende Abklärungen bestätigten organisch objektivierbaren Befund (wie beispielsweise einer Hirnverletzung) fehlt. Ebenso wenig zeigten sich in neurologischer Hinsicht mit dem Unfall in Verbindung stehende Auffälligkeiten wie etwa eine akute oder peripher-vestibuläre Funktionsstörung (vgl. Bericht des Spitals X._ vom 27. März und 2. Juni 2008), sondern einzig unfallfremde Beschwerdebilder in Form einer hartnäckigen arteriellen Hypertonie und eines alten Kleinhirninfarktes (MRI vom 13. Juni 2008). Was die unfallbedingte undislozierte HWK-Fraktur anbelangt, bestand nach der stationären konservativen Erstversorgung kein weiterer Behandlungsbedarf (vgl. Berichte des Spitals X._ vom 27. März 2008, des Dr. med. A._ vom 20. Oktober und 5. November 2008 sowie des Hausarztes Dr. med. S._, Facharzt FMH für Innere Medizin und Kardiologie, vom 4. September 2008 und 13. Februar 2009 samt MRT vom 23. Oktober 2008). Ein organisches Substrat, welches die nach der Leistungseinstellung per 4. Oktober 2009 anhaltenden Beschwerden zu begründen vermöchte, ist mithin auch hinsichtlich dieser Gesundheitsstörung nicht ausgewiesen. Schliesslich sind, wie sich aus der überzeugenden Darstellung im angefochtenen Entscheid ergibt, in Bezug auf die vom Versicherten monierten Schulterbeschwerden ebenfalls keine somatisch objektivierbaren Unfallfolgen mehr ersichtlich. Soweit in der Beschwerde unter Bezugnahme auf die Ausführungen des Dr. med. H._ in dessen Bericht vom 15. Juli 2009 gegenteilige Schlüsse gezogen werden, erweisen sich die betreffenden Einwendungen aus von der Vorinstanz sowie der SUVA ausführlich dargelegten Gründen, auf welche zu verweisen und denen nichts hinzuzufügen ist, als nicht stichhaltig. Die beantragte Rückweisung der Angelegenheit zur Anhandnahme weiterer medizinischer - namentlich neurologischer - Erhebungen erübrigt sich daher.
4. Zu beurteilen ist unter dem Blickwinkel der in <ref-law> (in Verbindung mit <ref-law>) angelegten Anspruchsvoraussetzungen der Kausalität demnach, ob die über den 4. Oktober 2009 hinaus andauernden (allenfalls zu Arbeits-, Erwerbsunfähigkeit, Integritätseinbusse etc. führenden), auf keinen strukturellen Veränderungen beruhenden Beschwerden in einem adäquaten Kausalzusammenhang zum Unfallereignis vom 17. August 2007 stehen. Ob dieses natürlich kausal verantwortlich zeichnet für die betreffenden Einschränkungen - im Sinne einer genügenden Teilursächlichkeit (<ref-ruling> E. 9.5 S. 125 f. mit Hinweisen) -, bedarf nur für den Fall einer abschliessenden Beurteilung, dass die erforderliche spezifische Adäquanzprüfung zu bejahen ist. Anders hat das Gericht lediglich zu entscheiden, wenn der Sachverhalt für eine einwandfreie diesbezügliche Prüfung nicht hinreichend abgeklärt ist (<ref-ruling> E. 5.1 S. 472 mit Hinweis).
4.1 Während im vorinstanzlichen Entscheid die Adäquanz nach Massgabe der in <ref-ruling> (E. 6 S. 138 ff.) für psychische Unfallfolgen definierten Kriterien geprüft und verneint wurde, plädiert der Beschwerdeführer für eine Adäquanzbeurteilung auf der Basis der in <ref-ruling> (E. 10 S. 126 ff.) festgehaltenen, im Anschluss an Unfälle mit Schleudertrauma, einer äquivalenten Verletzung der Halswirbelsäule (HWS) oder einem Schädel-Hirntrauma ohne organisch objektivierbare Funktionsausfälle (sog. Schleudertrauma-Praxis; vgl. auch <ref-ruling> E. 4b S. 382 f. mit Hinweisen) zur Anwendung gelangenden Kriterien, welche insbesondere auf einer Differenzierung zwischen körperlichen und psychischen Komponenten verzichten (<ref-ruling> E. 6a S. 367).
4.2 Wie die nachstehenden Erwägungen zeigen, brauchen die beizuziehenden adäquanzrechtlichen Grundlagen nicht definitiv bestimmt zu werden (vgl. Urteil [des Bundesgerichts] 8C_248/2010 vom 17. Juni 2010 E. 3.3 mit Hinweis).
4.3 Massgebend für die Beurteilung der Unfallschwere ist der augenfällige Geschehensablauf mit den sich dabei entwickelnden Kräften (<ref-ruling> E. 10.1 S. 126; Urteil [des Bundesgerichts] 8C_711/2010 vom 14. Januar 2011 E. 5.3 mit Hinweisen). Der Beschwerdeführer war am 17. August 2007 in seinem PW mit ca. 115 km/h auf der Autobahn unterwegs, als er aus unbekanntem Grund vom Normalstreifen abkam, den Überholstreifen überquerte und auf den linksseitig verlaufenden Grünstreifen geriet; bei der anschliessenden Lenkkorrektur nach rechts begann das Fahrzeug zu schleudern, traversierte den Überhol- und Normalstreifen, überschlug sich nach links und prallte gegen die ansteigende Böschung. Mit dem Heck stiess das Fahrzeug gegen die Betonumrandung eines Kontrollschachtdeckels, wodurch es abgehoben und zurück auf die Fahrbahn geworfen wurde. Auf dem Normalstreifen drehte es sich daraufhin, wieder auf den Rädern stehend, einmal um die Hochachse und kam zum Stillstand (Unfallrapport der Polizei vom 28. August 2007). In Anbetracht dieses Unfallhergangs haben Vorinstanz und Beschwerdegegnerin den Unfall innerhalb der Kategorisierung, wie sie gemäss <ref-ruling> (E. 10.1 S. 126 f. mit Hinweisen) zu erfolgen hat, zu Recht als eigentliches mittelschweres Ereignis qualifiziert. Entgegen der vom Beschwerdeführer vertretenen Auffassung scheidet eine Einordnung im Grenzbereich zu den schweren Geschehnissen mit Blick auf die Judikatur in vergleichbaren Konstellationen aus. So wurden die folgenden Fälle, welche den vorliegenden insbesondere in Bezug auf die allein aus dem Geschwindigkeitselement resultierenden physikalischen Kräfte an Intensität teilweise noch übersteigen, als mittelschwere Ereignisse im engeren Sinne eingestuft (vgl. zudem auch die im Einspracheentscheid der SUVA vom 11. Januar 2011 und im angefochtenen Entscheid aufgeführten Beispiele): Das von der versicherten Person gelenkte Fahrzeug wurde bei einem Überholmanöver mit ca. 100 km/h abrupt abgebremst, geriet dabei ins Schleudern, prallte gegen einen Strassenwall, überschlug sich und kam auf der Fahrerseite zu liegen (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_169/2007 vom 5. Februar 2008); ein Fahrzeug touchierte einen Lastwagen beim Überholen und überschlug sich (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_743/2007 vom 14. Januar 2008); ein Auto kam von der Strasse ab und überschlug sich (Urteil [des Bundesgerichts] U 213/06 vom 29. Oktober 2007); ein Fahrzeug geriet auf der Autobahn in einer Kurve ins Schleudern, überschlug sich und gelangte auf dem Dach liegend zum Stillstand (Urteil [des Bundesgerichts] U 258/06 vom 15. März 2007); ein Fahrzeug überschlug sich bei einer Geschwindigkeit von ca. 90 km/h auf der Autobahn über eine Mittelleitplanke hinweg, wobei die versicherte Person hinausgeschleudert wurde, und bremste - mit Totalschaden - auf der Gegenfahrbahn auf dem Dach ab (Urteil [des Bundesgerichts] U 492/06 vom 16. Mai 2007); ein von der versicherten Person gelenkter Lieferwagen geriet auf der Autobahn bei einer Geschwindigkeit von 100-120 km/h bei starkem Regen ausser Kontrolle und kam, nachdem er auf die Mittel- und Seitenplanke geprallt war, seitlich liegend auf dem rechten Pannenstreifen zum Stillstand, wodurch ein Totalschaden entstand (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_933/2009 vom 28. April 2010; vgl. im Weiteren die Zusammenstellung im bundesgerichtlichen Urteil 8C_915/2008 vom 11. September 2009 E. 5.1).
Damit die Adäquanz bejaht werden könnte, müsste von den in die Beurteilung einzubeziehenden Kriterien somit entweder ein einzelnes in besonders ausgeprägter Form erfüllt sein oder hätten mehrere - mindestens deren drei (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_897/2009 vom 29. Januar 2010 E. 4.5 mit Hinweisen, in: SVR 2010 UV Nr. 25 S. 100) - in gehäufter Form vorzuliegen (<ref-ruling> E. 10.1 S. 126 f.; <ref-ruling> E. 6a S. 367 und 369 E. 4c S. 383).
4.3.1 Ob besonders dramatische Begleitumstände oder eine besondere Eindrücklichkeit des Unfalls gegeben sind, beurteilt sich objektiv und nicht auf Grund des subjektiven Empfindens bzw. Angstgefühls der versicherten Person (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_933/2009 vom 28. April 2010 E. 4.4.1 mit Hinweisen). In jüngerer Zeit hat das Bundesgericht dieses Kriterium etwa bei einer Massenkarambolage auf einer Autobahn bejaht (Urteil 8C_623/2007 vom 22. August 2008 E. 8.1; vgl. auch Urteil 8C_633/2007 vom 7. Mai 2008 E. 6.3), bei einem Zusammenstoss zwischen einem Personenwagen und einem Lastwagen in einem Autobahntunnel mit mehreren sich anschliessenden Kollisionen mit der Tunnelwand (Urteil 8C_257/2008 vom 4. September 2008 E. 3.3.3), bei einem Zusammenprall zwischen einem Sattelschlepper und einem PW, wobei der Fahrer des Sattelschleppers die Kollision zunächst nicht bemerkte und den Personenwagen der versicherten Person noch auf einer längeren Distanz vor sich herschob, während die Insassen des PW verzweifelt versuchten, den Unfallverursacher auf sich aufmerksam zu machen (Urteil 8C_508/2008 vom 22. Oktober 2008 E. 5.3, zusammengefasst wiedergegeben in: SVS 2009/3 S. 60), bzw. bei einem Unfall mit hoher Geschwindigkeit auf einer Autobahn, bei dem das Fahrzeug des Versicherten bei starkem Verkehr mehrmals über die Fahrbahn geschleudert wurde und sich dabei wiederholt überschlug (Urteil 8C_799/2008 vom 11. Februar 2009 E. 3.2.3).
Der gesamte Unfallhergang, insbesondere das Überschlagen des Fahrzeugs, war für den Beschwerdeführer zwar zweifelsohne emotional aufwühlend. Im Lichte der vorstehend angeführten Rechtsprechung, bei welcher das Bundesgericht eine besondere Sinnfälligkeit für die beteiligten Personen angenommen hat, kann das Kriterium jedoch mit dem kantonalen Gericht nicht als erfüllt angesehen werden, zumal jedem mindest mittelschweren Unfall eine gewisse Eindrücklichkeit eigen ist (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_39/2008 vom 20. November 2008 E. 5.2).
4.3.2 Für das Merkmal der Schwere oder besonderen Art der erlittenen Verletzungen bestehen ebenfalls keine Anzeichen. In E. 10.2.2 des Urteils <ref-ruling> (S. 127 f. mit diversen Hinweisen) wurde präzisiert, dass die Diagnose eines Schleudertraumas der HWS (und damit jedenfalls auch eines Schädel-Hirntraumas in der hier vorliegenden leichten Form ersten Grades [Commotio cerebri oder Gehirnerschütterung]) für sich allein nicht zu begründen vermag. Es bedarf hierzu einer besonderen Schwere der für das Verletzungsbild typischen Beschwerden oder besonderer Umstände, welche die Beschwerden beeinflussen können. In diesem Zusammenhang sind namentlich erhebliche Verletzungen bedeutsam, die sich die versicherte Person neben dem Schleuder- bzw. dem Schädel-Hirntrauma beim Unfall zugezogen hat (<ref-ruling> E. 10.2.2 S. 128 mit Hinweisen). Für Letzteres lassen sich aus den vorhandenen Unterlagen indessen keine Rückschlüsse ziehen, hat der Beschwerdeführer doch zusätzlich lediglich eine Fraktur des Processus transversus des HWK 7 erlitten, die jedoch keine bleibenden Schäden hinterliess (vgl. Berichte des Spitals X._ vom 27. März 2008, des Kreisarztes Dr. med. A._ vom 5. November 2008 und des Dr. med. S._ vom 13. Februar 2009).
4.3.3 Das Kriterium einer fortgesetzt spezifischen, die versicherte Person belastenden ärztlichen Behandlung bedingt, gesamthaft betrachtet, eine kontinuierliche, mit einer gewissen Planmässigkeit auf die Verbesserung des Gesundheitszustandes gerichtete ärztliche Behandlung von ungewöhnlich langer Dauer (<ref-ruling> E. 10.2.3 S. 128; Urteil [des Bundesgerichts] 8C_964/2009 vom 19. Februar 2010 E. 5.2.1). Der Beschwerdeführer hielt sich nach dem Unfall während zwölf Tagen im Spital X._ auf. Eine stationäre Rehabilitation lehnte er anlässlich des in der Rehaklinik Y._ durchgeführten ambulanten Assessments ausdrücklich ab (vgl. Bericht vom 30. Oktober 2007). Ein wesentlicher Teil der in der Folge vorgenommenen medizinischen Massnahmen entfiel zudem auf das unfallfremde Schlafapnoe-Syndrom und die als therapieresistent beschriebene Hypertonie (vgl. Bericht des Spitals X._ vom 10. Oktober 2007). Manualtherapeutische Massnahmen zur Erhaltung des Zustandes in Form von Physiotherapie, (haus-)ärztliche Verlaufskontrollen, wie von Dr. med. S._ mit Bericht vom 4. September 2008 erwähnt, sowie medikamentöse Schmerzbekämpfung allein genügen diesen Anforderungen sodann nicht (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_964/2009 vom 19. Februar 2010 E. 5.2.1 mit Hinweis). Auch kommt einzig der Abklärung des Beschwerdebildes wie auch allfälliger beruflicher Eingliederungsmöglichkeiten dienenden Vorkehren (vorliegend die gutachtlichen Erhebungen durch Dr. med. K._ vom 14. Juli 2009 sowie die Berichte und Stellungnahmen des Dr. med. H._ vom 15. Juli 2009, des Dr. med. A._ vom 3. März 2010, des Dr. med. G._ vom 10. Mai 2010 und des Dr. med. B._ vom 29. Juli 2010) nicht die Qualität einer Heilbehandlung im hier erforderlichen Sinne zu. Im Rahmen einer Gesamtbetrachtung ist mithin keine erhebliche, sich allein aus dem Umstand der ärztlichen Massnahmen ergebende zusätzliche Mehrbelastung erkennbar.
4.3.4 Zu Recht unbestritten geblieben ist die Verneinung des Kriteriums einer die Unfallfolgen gravierend verschlimmernden ärztlichen Fehlbehandlung.
4.3.5 Anhaltspunkte für einen schwierigen Heilungsverlauf und erhebliche Komplikationen sind schliesslich ebenfalls nicht ersichtlich. Es braucht hierzu besondere Faktoren, die die Heilung beeinträchtigt haben. Nicht darunter zu zählen sind, wie bereits im angefochtenen Entscheid ausgeführt, die Einnahme vieler Medikamente und/oder die Durchführung verschiedener Therapien wie auch die Tatsache, dass trotz regelmässiger Therapien weder eine Beschwerdefreiheit noch eine (vollständige) Arbeitsfähigkeit in der angestammten Tätigkeit erreicht werden konnten (Urteil [des Bundesgerichts] 8C_786/2011 vom 3. Januar 2012 E. 3.2 mit Hinweis).
4.4 Selbst für den Fall, dass die Kriterien der erheblichen Beschwerden und der erheblichen Arbeitsunfähigkeit trotz ausgewiesener Anstrengungen (zur Begrifflichkeit: <ref-ruling> E. 10.2.4 S. 128 und 10.2.7 S. 129 f. mit Hinweisen) als erfüllt zu betrachten wären, wenn auch aus den vom kantonalen Gericht genannten Gründen nicht in spezieller Ausprägung, reichte dies zur Adäquanzbejahung praxisgemäss nicht aus (vgl. E. 4.2 hievor). Dem Unfallereignis vom 17. August 2007 kann somit keine massgebende Bedeutung für die über den 4. Oktober 2009 hinaus geklagten Beschwerden beigemessen werden. Bei diesem Ergebnis erübrigt sich sowohl eine eingehende Befassung mit der Frage, ob ein natürlicher Kausalzusammenhang gegeben ist, wie auch ein Entscheid darüber, ob letztlich die Adäquanzgrundsätze nach <ref-ruling> oder 115 V 133 Anwendung finden, bzw. - in Ermangelung einer entsprechenden Relevanz für die Beurteilung der Adäquanzkriterien - eine abschliessende Würdigung der seitens des Beschwerdeführers hinsichtlich ihrer Beweiskraft bestrittenen neurologischen Expertise des Dr. med. K._ vom 14. Juli 2009.
5. Dem Verfahrensausgang entsprechend hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (Art. 65 Abs. 4 lit. a in Verbindung mit <ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 750.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Luzern, Sozialversicherungsrechtliche Abteilung, und dem Bundesamt für Gesundheit schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 27. Juni 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Fleischanderl