Sachverhalt:
A. Mit Urteil vom 9. Dezember 2009 verpflichtete das Bezirksgericht Hinterrhein X._ zur Herausgabe des am 18. September 2002 errichteten Schuldbriefes mit Nominalwert von Fr. 410'000.-- an die Z._ AG. Die hiergegen erhobene Berufung von X._ wies das Kantonsgericht von Graubünden mit Urteil vom 12. April 2010 (mitgeteilt am 17. August 2010) ab. Die dagegen eingereichte Beschwerde in Zivilsachen vom 20. September 2010 ist Gegenstand des Verfahrens Nr. 5A_669/2010, in welchem ebenfalls heute entschieden wird.
B. Parallel zur Beschwerde in Zivilsachen erhob X._ am 21. September 2010 ein Revisionsgesuch, auf welches das Kantonsgericht mit Urteil vom 24. September 2010 nicht eintrat.
C. Mit Beschwerde in Zivilsachen vom 11. November 2010 verlangt X._ zusammengefasst dessen Aufhebung und Rückweisung der Sache an das Kantonsgericht zur materiellen Behandlung des Revisionsgesuches, eventuell um Sachverhaltsergänzung direkt durch das Bundesgericht. Mit Präsidialverfügung vom 25. November 2010 wurde der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zuerkannt. In der Sache selbst wurden keine Vernehmlassungen eingeholt.

Erwägungen:
1. Angefochten ist der kantonal letztinstanzliche Endentscheid in einer vermögensrechtlichen Zivilrechtsstreitigkeit mit Fr. 30'000.-- übersteigendem Streitwert (Art. 72 Abs. 1, Art. 74 Abs. 1 lit. b, Art. 75 Abs. 1 und Art. 90 BGG). Die Beschwerde in Zivilsachen steht damit offen.
Im Zusammenhang mit dem angefochtenen Nichteintretensentscheid steht ausschliesslich kantonales Zivilprozessrecht zur Debatte. Die Anwendung der betreffenden Normen kann nicht direkt bzw. mit voller Kognition, sondern einzig auf Willkür, d.h. auf eine Verletzung von Art. 9 BV hin geprüft werden (<ref-ruling> E. 3 S. 351), was entsprechend substanziierte Rügen voraussetzt: Es ist im Einzelnen darzulegen, inwiefern das kantonale Gericht willkürlich entschieden haben soll und der angefochtene Entscheid deshalb an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (<ref-ruling> E. 2.2 S. 246). Sodann kann auch die Verletzung anderer verfassungsmässiger Rechte vorgebracht werden, wobei für diese ebenfalls das strenge Rügeprinzip gemäss Art. 106 Abs. 2 BGG gilt (<ref-ruling> E. 1.4.2 S. 254).
Nebst dem Willkürverbot ruft der Beschwerdeführer das Rechtsgleichheitsgebot sowie "die in Art. 29 BV niedergelegten allgemeinen Verfahrensgarantien, einschliesslich dem Anspruch auf rechtliches Gehör" an. Ob und inwiefern diese Rügen begründet sind, wird im Sachzusammenhang zu erörtern sein.
2. Vor Kantonsgericht hatte der Beschwerdeführer sein Revisionsbegehren damit begründet, dass er zwischenzeitlich Kenntnis von neuen Tatsachen erhalten habe. Die Beschwerdegegnerin habe gegen ihn Strafklage erhoben und das Verfahren dazu benutzt, im Zivilverfahren um Herausgabe des Schuldbriefes das erstinstanzliche Gericht selektiv mit Dokumenten zu bedienen. Dass überhaupt ein Strafverfahren laufe, habe er erst anlässlich der dort ergangenen Sistierungsverfügung vom 10. März 2010 erfahren. In der Folge sei ihm am 26. März 2010 Einsicht in die Strafakten gewährt worden und dabei habe er gesehen, dass offenbar nur "passende" Akten im Zivilverfahren eingeschleust worden seien.
Das Kantonsgericht hat erwogen, gemäss Art. 243 Abs. 1 ZPO/GR könne die Revision nur gegen rechtskräftige Entscheidungen verlangt werden. Damit scheine Art. 250 ZPO/GR in Widerspruch zu stehen, wonach ein Revisionsgesuch während hängiger Berufung beim Vorsitzenden der zweiten Instanz zu stellen sei. Der Widerspruch sei aber insofern bloss ein scheinbarer, als der Wortlaut von Art. 243 Abs. 1 ZPO/GR zu eng sei: Er lasse Art. 250 ZPO/GR ausser Acht, mit welcher Norm den Parteien ermöglicht werden solle, auch nach Abschluss des Schriftenwechsels neue Tatsachen geltend zu machen, die ihnen aufgrund des Novenverbotes sonst verwehrt bliebe; nur in Prozessordnungen bzw. Rechtsmittelverfahren ohne Novenverbot sei es sachlich gerechtfertigt, die Revision einzig in Bezug auf rechtskräftige Urteile zuzulassen. Der Beschwerdeführer habe also mit seinem Revisionsgesuch nicht bis zur Rechtskraft des angefochtenen Urteils zuwarten müssen.
Im vorliegenden Verfahren stehe aber fest, dass der Beschwerdeführer bereits am 31. März 2010 im Besitz sämtlicher Strafakten gewesen sei. Somit wäre es ihm ohne weiteres möglich gewesen, die entsprechenden Beweisanträge gestützt auf Art. 250 ZPO/GR im Rahmen eines Revisionsbegehrens bereits vor der mündlichen Hauptverhandlung vom 12. April 2010 zu stellen oder zumindest ein Gesuch um Verschiebung der Hauptverhandlung einzureichen. Indem er davon keinen Gebrauch gemacht habe, sei die Möglichkeit, aufgrund neuer Kenntnisse ein Urteil aufzuheben und einer neuen gerichtlichen Beurteilung zuzuführen, verwirkt. Es könne mit anderen Worten nicht einfach das Ende des Berufungsverfahrens abgewartet und je nach dessen Ausgang mittels Revision bereits bekannte Tatsachen nachträglich geltend gemacht werden, denn das Revisionsverfahren diene nicht dazu, prozessuale Versäumnisse nachzuholen.
3. Der Beschwerdeführer macht geltend, zum Zeitpunkt der Einsicht in die Strafakten am 31. März 2010 sei der Hauptverhandlungstermin im kantonsgerichtlichen Zivilverfahren vom 12. April 2010 längst festgesetzt gewesen, dies nämlich bereits durch Verfügung vom 3. Februar 2010. Er habe selbstredend nicht wissen können, wie das Zivilurteil lauten werde, aber aus seiner Sicht seien die Chancen für eine Gutheissung seiner Berufung gut gewesen. Wenn er vor dem Termin für die Berufungsverhandlung noch ein Revisionsgesuch gestellt hätte, wäre dies möglicherweise als Zwängerei bezeichnet worden. Jedenfalls sei klar gewesen, dass die Durchführung eines Revisionsverfahrens vor dem 12. April 2010 nicht mehr möglich gewesen wäre. Zudem sei die Gesetzeslage unklar und es sei ihm nicht zumutbar gewesen, daran "herumzupröbeln". Es könne ihm sodann kein Versäumnis angelastet werden, wenn er den gesetzlich in Art. 243 Abs. 1 ZPO/GR fixierten Zeitpunkt abgewartet habe.
Mit solchen Ausführungen ist keine Willkür mit Bezug auf die Anwendung von Art. 243 und 250 ZPO/GR darzutun: An der Sache vorbei geht die letztgenannte Behauptung, das Kantonsgericht habe ihm als Versäumnis angelastet, dass er den in Art. 243 Abs. 1 ZPO/GR gesetzlich fixierten Zeitpunkt abgewartet habe, ist doch das kantonsgerichtliche Urteil noch nicht in Rechtskraft erwachsen, aber das Revisionsbegehren längst gestellt. Was sodann die Gesetzesauslegung durch das Kantonsgericht anbelangt, Art. 250 ZPO/GR wolle den Parteien die Möglichkeit einräumen, bei Revisionsgründen unbekümmert um das Novenverbot noch im gleichen Verfahren neue Tatsachen geltend machen zu können, müsste der Beschwerdeführer mit substanziierten rechtlichen Argumenten aufzeigen, inwiefern das Kantonsgericht damit das kantonale Prozessrecht krass verletzt oder in stossender Weise gegen den Gerechtigkeitsgedanken verstossen hätte und damit in Willkür verfallen wäre (<ref-ruling> E. 2.1 S. 211; <ref-ruling> E. 3.1 S. 153; <ref-ruling> E. 5.4 S. 148). Solches aufzuzeigen, sind die Ausführungen des Beschwerdeführers nicht geeignet. Ebenso wenig legt er dar, inwiefern das Kantonsgericht mit seiner Erwägung, neue Tatsachen seien sofort geltend zu machen, weil die Revision nicht der Korrektur prozessualer Versäumnisse bei nachteiligem Prozessergebnis diene, und dem Vorhalt, ein Verschiebungsgesuch für die Hauptverhandlung wäre ohne weiteres noch möglich gewesen, in Willkür verfallen sein soll. Mit der Behauptung, der Termin der Hauptverhandlung sei schon bestimmt gewesen und ein Revisionsgesuch wäre möglicherweise als Zwängerei angesehen worden, ist jedenfalls keine Willkür darzutun. Wenn der Beschwerdeführer sodann geltend macht, er habe mit einer Gutheissung der Berufung rechnen dürfen, so ist damit keine Willkür mit Bezug auf die betreffende Erwägung des Kantonsgerichts darzutun, die Revision diene genau nicht dazu, den Ausgang des Prozesses abzuwarten und bei negativem Ergebnis eine Wiederholung des Beweisverfahrens zu verlangen.
Sodann behauptet der Beschwerdeführer, die Argumentation des Kantonsgerichts verstosse gegen das Rechtsgleichheitsgebot gemäss Art. 8 BV und gegen die in Art. 29 BV niedergelegten allgemeinen Verfahrensgarantien einschliesslich Anspruch auf rechtliches Gehör. In diesem Zusammenhang belässt er es aber bei der blossen Auflistung der betreffenden verfassungsmässigen Rechte, ohne auch nur im Ansatz darzulegen, inwiefern diese verletzt sein sollen. Damit kommt der Beschwerdeführer den für Verfassungsverletzungen geltenden strengen Rügepflichten gemäss Art. 106 Abs. 2 BGG nicht nach, weshalb auf die betreffenden Rügen nicht eingetreten werden kann.
4. Aufgrund des vorstehenden Ergebnisses kommt eine auf Art. 105 BGG gestützte Aktenergänzung direkt durch das Bundesgericht, wie sie eventualiter verlangt wird, von vornherein nicht in Frage. Vielmehr ist die Beschwerde insgesamt abzuweisen, soweit überhaupt auf sie eingetreten werden kann. Bei diesem Ergebnis sind die Gerichtskosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Der Gegenseite ist im Zusammenhang mit ihrem Kurzbrief vom 19. November 2010, wonach gegen die aufschiebende Wirkung keine Einwände erhoben werden, kein entschädigungspflichtiger Aufwand entstanden.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde in Zivilsachen wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 3'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht von Graubünden, I. Zivilkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 7. März 2011
Im Namen der II. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Der Gerichtsschreiber:
Hohl Möckli