Sachverhalt:
A. Mit Vereinbarung vom 16. Juni 2005 übernahm die X._ GmbH (Vermieterin, Beklagte und Beschwerdegegnerin) den zwischen der Y._ AG (Mieterin, Klägerin und Beschwerdeführerin) und Z._ abgeschlossenen Mietvertrag vom 17. Februar/9. März 2005 über das Restaurant an der A._strasse in Zürich sowie den Nachtrag Nr. 1 vom 9. Juni 2005 über ein Ladenlokal und eine Fläche von rund 17m2. Gleichzeitig wurde mit Nachtrag Nr. 2 eine Erweiterung der Fläche um 10m2, die Unkündbarkeit des Vertrages bis zum 31. März 2015 und ein einmaliges Kündigungsrecht der Beklagten per 31. März 2010 vereinbart. Am 25. Oktober 2005 schlossen die Parteien zudem einen Mietvertrag über zwei Parkplätze. Ausserdem erweiterten sie die Mietfläche auf 124m2 und vereinbarten eine Umsatzmiete sowie ein Optionsrecht auf weitere 58m2, ohne allerdings die Vereinbarung zu unterzeichnen. Am 15. September 2009 wurde das Mietobjekt ein weiteres Mal um einen Lagerraum erweitert.
A.a Mit Nachtrag Nr. 3 beschlossen die Parteien sodann am 15. September 2009, dass das Mietverhältnis wiederum auf die Basis des Mietvertrages vom 17. Februar/ 9. März 2005 inkl. Nachträge 1 und 2 gestellt werde. Dabei kam es zu Anpassungen bei der Mietfläche und beim Mietzins. Der Mietzins wurde auf jährlich Fr. 600.--/m2 festgesetzt bzw. Fr. 74'400.-- (exkl. MwSt) zuzüglich Nebenkosten à conto Fr. 8'040.-- (exkl. MwSt). Dieser Zins sollte jährlich der Teuerung angepasst werden, erstmals per 1. Januar 2010. Ausserdem vereinbarten die Parteien eine Erhöhung der Kaution um Fr. 7'000.-- auf Fr. 27'000.--. Die Mieterin anerkannte sodann eine Schuld zugunsten der Vermieterin in Höhe von Fr. 41'024.-- (exkl. MwSt), zahlbar in monatlichen Raten à Fr. 8'204.80, erstmals per 5. September 2009. Am 24. November 2009 wurde der Mietzins per 1. Januar 2010 an die Teuerung angepasst und auf jährlich Fr. 85'200.-- (exkl. MwSt, inkl. Nebenkosten à conto) festgesetzt.
A.b Nach Abmahnungen im August, November und Dezember 2009 mahnte die Vermieterin mit Schreiben vom 11. Januar 2010, 23. Februar 2010, 9. März 2010 und 8. April 2010 jeweils ausstehende Mietzinse für diese Monate und setzte der Mieterin eine dreissigtägige Frist zur Bezahlung der Ausstände, mit der Androhung der Kündigung. Die Mieterin leistete in der Folge diverse Zahlungen. Am 7. April 2010 forderte die Vermieterin sodann von der Mieterin die Bezahlung von Fr. 12'991.20, ohne die Kündigung anzudrohen. Sie leitete für diesen Betrag sowie die Restforderung des Mietzinses für April 2010 und den Mietzins Mai 2010 am 10. Mai 2010 Betreibung ein.
A.c Am 25. Mai 2010 kündigte die Vermieterin das Mietverhältnis über das Restaurant, den Lagerraum und die Parkplätze unter Verwendung des amtlichen Formulars auf den 30. Juni 2010 unter Hinweis auf <ref-law>.
Mit Schreiben vom 9. Juni und 1. Juli 2010 teilte die Mieterin mit, sie rechne die erfolgten Teilzahlungen jeweils proportional an die laufenden noch offenen Mietzinse an.
B. Mit Eingabe vom 15. Juli 2010 stellte die Vermieterin bei der Einzelrichterin des Bezirksgerichts Zürich das Begehren, es sei der Mieterin zu befehlen, die Räumlichkeiten in der Liegenschaft B._, das Restaurant im Erdgeschoss, den Lagerraum im Untergeschoss sowie die zwei Parkplätze, alles an der A._strasse in Zürich, unverzüglich zu räumen und der Klägerin ordnungsgemäss zu übergeben. Da die Mieterin am 21. Juni 2010 die Kündigung bei der Schlichtungsbehörde des Bezirks Zürich angefochten hatte, wurde dieses Verfahren überwiesen.
C. Die Einzelrichterin am Bezirksgericht Zürich verfügte am 12. November 2010, die Verfahren über die Kündigungsanfechtung und das Ausweisungsverfahren würden vereinigt, die Kündigungen vom 25. Mai 2010 per 30. Juni 2010 würden ungültig erklärt und das Ausweisungsbegehren wurde abgewiesen. Die Richterin beschränkte sich für die Prüfung der Voraussetzungen für die ausserordentliche Kündigung nach <ref-law> auf die Zahlungsfristansetzungen und Abmahnungen ab Januar 2010 und gelangte zum Schluss, die Mieterin habe mit ihren "nach den Abmahnungen zeitnahen Zahlungen in der Zeit von Januar bis April 2010 somit für die klagende Partei erkennbar konkludent die jeweils abgemahnten Beträge tilgen wollen". Für eine Anrechnungserklärung der Gläubigerin sah die Einzelrichterin keinen Raum, da nach Sinn und Zweck von <ref-law> eine solche Erklärung unverzüglich erfolgen müsse. Die Einzelrichterin stellte fest, dass trotz der Fristansetzung ein Betrag von Fr. 495.25 (im Wesentlichen der Teuerungszuschlag für Februar und März 2010) offen war und dass die Kündigung vom 25. Mai 2010 insoweit berechtigt gewesen und ausserdem formrichtig erklärt worden sei. Allerdings hielt die erstinstanzliche Richterin dafür, die Kündigung sei treuwidrig erfolgt, weil der ausstehende Betrag von knapp Fr. 500.-- nicht absolut zu betrachten, sondern im Verhältnis zum gesamten Mietzins gering (2,67%) sei und die Mieterin nebst den laufenden Mietzinsen zwischen Oktober 2009 und April 2010 Nachzahlungen im Umfang von Fr. 44'985.-- geleistet sowie das Depot um Fr. 7'000.-- aufgestockt habe. Auch wenn die laufenden Mietzinszahlungen in dieser Zeit regelmässig verspätet und erst nach Abmahnung geleistet worden seien, zeige dies den Leistungswillen der Mieterin auf.
D. Das Obergericht des Kantons Zürich hiess mit Beschluss vom 16. März 2011 den Rekurs der Vermieterin gut und hob die Verfügung der Einzelrichterin des Bezirksgerichts Zürich vom 12. November 2010 auf (Ziffer 1). Das Begehren der Mieterin um Kündigungsschutz wurde abgewiesen (Ziffer 2). Der Mieterin wurde befohlen, die Räumlichkeiten in der Liegenschaft B._, das Ladenlokal im Erdgeschoss und den Lagerraum im Untergeschoss sowie die zwei Parkplätze Nr. 103 und 115, alles an der A._strasse in Zürich, unverzüglich zu räumen und der Vermieterin ordnungsgemäss zu übergeben, unter Androhung von Zwangsvollstreckung im Unterlassungsfall (Ziffer 3). Der Vollzug wurde angeordnet (Ziffer 4) und die Kosten verlegt (Ziffer 5-8). Das Obergericht kam im Gegensatz zur ersten Instanz zum Schluss, dass die ausserordentliche Kündigung wegen Zahlungsverzugs nicht treuwidrig erfolgt sei.
E. Mit Beschwerde in Zivilsachen, begründet am 18. April 2011, stellt die Mieterin die Anträge, der Beschluss des Obergerichts vom 16. März 2011 sei aufzuheben, der Rekurs der Beschwerdegegnerin gegen die Verfügung der Einzelrichterin im summarischen Verfahren des Bezirksgerichts Zürich vom 12. November 2010 sei abzuweisen und die Kündigungen der Mietverträge der Parteien vom 25. Mai 2010 per 30. Juni 2010 seien als ungültig zu erklären und das Ausweisungsbegehren sei abzuweisen. Zur Begründung bringt die Beschwerdeführerin vor, die Vorinstanz habe die Treuwidrigkeit der Verzugs-Kündigung zu Unrecht verneint.
Die Beschwerdegegnerin schliesst in der Berufungsantwort auf Abweisung der Beschwerde und Bestätigung des angefochtenen Beschlusses.
F. Nach Eingang der Beschwerde und vor Eingang der Begründung während der Beschwerdefrist wurde der Beschwerde mit Verfügung vom 13. April 2011 die aufschiebende Wirkung erteilt.

Erwägungen:
1. Der angefochtene Beschluss des Obergerichts ist ein verfahrensabschliessender Endentscheid (<ref-law>). Damit ein kantonaler Entscheid mit Beschwerde in Zivilsachen angefochten werden kann, muss der Instanzenzug im Kanton erschöpft sein (<ref-law>). Der angefochtene Beschluss ist am 17. März 2011 versandt worden, weshalb gemäss <ref-law> die kantonale Nichtigkeitsbeschwerde an das Kassationsgericht des Kantons Zürich nicht mehr offen stand. Der Streitwert übersteigt die Grenze nach <ref-law>. Unter Vorbehalt zulässiger Rügen und einer rechtsgenüglichen Begründung (<ref-law>) ist auf die Beschwerde einzutreten.
2. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Die Feststellung des Sachverhalts kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>). "Offensichtlich unrichtig" bedeutet dabei "willkürlich" (<ref-ruling> E. 1.5).
2.1 Der Beschwerdeführer, der die Sachverhaltsfeststellungen der Vorinstanz anfechten will, kann sich nicht damit begnügen, den bestrittenen Feststellungen eigene tatsächliche Behauptungen gegenüberzustellen oder darzulegen, wie die Beweise seiner Ansicht nach zu würdigen gewesen wären. Vielmehr hat er klar und substanziiert aufzuzeigen, inwiefern die gerügten Feststellungen bzw. die Unterlassung von Feststellungen offensichtlich unrichtig sind oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruhen. Soweit der Beschwerdeführer den Sachverhalt ergänzen will, hat er zudem mit Aktenhinweisen darzulegen, dass er entsprechende rechtsrelevante Tatsachen und taugliche Beweismittel bereits bei den Vorinstanzen prozesskonform eingebracht hat (Urteile 4A_214/2008 vom 9. Juli 2008 E. 1.2, nicht publ. in: <ref-ruling>; 4A_470/2009 vom 18. Februar 2010 E. 1.2). Auf eine Kritik an den tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz, die diesen Anforderungen nicht genügt, ist nicht einzutreten (<ref-ruling> E. 1.4.3 S. 255). Soweit die Beschwerdeführerin im Rahmen ihrer rechtlichen Rügen bzw. ihrer Darstellung der gesamten Umstände gegen die Würdigung der Vorinstanz Tatsachen behauptet, die im angefochtenen Entscheid keine Stütze finden, ist darauf nicht einzugehen.
2.2 Die Beschwerdeführerin rügt unter Berufung auf Art. 9 und 29 BV, die Vorinstanz habe die sich aus den erstinstanzlichen Akten ergebenden Umstände unbeachtet gelassen, dass sie Ende Mai 2010 dem Betreibungsamt Fr. 26'767.-- bezahlt habe, womit keine Rückstände mehr bestanden hätten und dass ausserdem die Nachzahlung nicht etwa ausschliesslich Mietzinsrückstände bis zum September 2009 betreffe, sondern eine Nachzahlung von Mietzinsanteilen umfasse, die ihr von der Vermieterin wegen des schlechten Geschäftsganges erlassen worden seien. Sie hält diese Umstände im Unterschied zur Vorinstanz für erheblich. Die Rügen sind unbegründet, denn die Vorinstanz hat die von der Beschwerdeführerin erwähnten Umstände keineswegs tatsächlich übergangen, sondern aus rechtlichen Gründen für unerheblich gehalten. Einerseits hielt sie das Verhalten der Beschwerdeführerin nach der Kündigung vom 25. Mai 2010 für die Beurteilung der Treuwidrigkeit als unbeachtlich und anderseits stellte sie nicht darauf ab, für welche ebenfalls verfallene Schulden die geleistete Zahlung von Fr. 44'985.05 bestimmt war.
3. Ist der Mieter nach der Übernahme der Sache mit der Zahlung fälliger Mietzinse oder Nebenkosten im Rückstand, so kann ihm der Vermieter nach <ref-law> schriftlich eine Zahlungsfrist setzen und ihm androhen, dass bei unbenütztem Ablauf der Frist das Mietverhältnis gekündigt werde.
Vorliegend stellte die Vorinstanz fest, dass die Beschwerdeführerin im massgebenden Zeitpunkt mit Fr. 495.25 im Rückstand war. Ausserdem hat die Vorinstanz festgehalten, dass die Kündigung frist- und formgerecht erklärt wurde. Die Beschwerdeführerin bestreitet nicht ausdrücklich, dass die Voraussetzungen für eine ausserordentliche Kündigung nach <ref-law> gegeben sind. Sie bringt vielmehr vor, die Kündigung verstosse entgegen der Ansicht der Vorinstanz gegen Treu und Glauben.
4. Nach <ref-law> ist die Kündigung anfechtbar, wenn sie gegen den Grundsatz von Treu und Glauben verstösst. Die typischen Fälle des Rechtsmissbrauchs (fehlendes Interesse an der Rechtsausübung, zweckwidrige Verwendung eines Rechtsinstituts, krasse Unverhältnismässigkeit der beteiligten Interessen, widersprüchliches Verhalten) können auch zur Ungültigkeit von Kündigungen wegen Zahlungsverzugs führen, wobei es hier allerdings ausserordentlicher Umstände bedarf, damit eine solche Kündigung ungültig erklärt wird (<ref-ruling> E. 4a S. 33).
4.1 Nach der Rechtsprechung des Bundesgerichts kann die Kündigung wegen Zahlungsverzugs insbesondere missbräuchlich sein, wenn der unbezahlt gebliebene Betrag unerheblich ist, was allerdings für einen Betrag von Fr. 286.-- im Jahre 1994 verneint wurde (<ref-ruling> E. 4b S. 33), wenn der Ausstand sehr kurze Zeit nach der Zahlungsfrist beglichen worden ist und der Mieter bis dahin stets fristgerecht bezahlt hatte oder wenn der Vermieter mit der Kündigung zu lange zuwartet (Urteil 4C.35/2004 vom 27. April 2004 E. 3.1 mit Hinweisen). Im vorliegenden Fall liegt kein derartiger Fall vor. Insbesondere hat die Vorinstanz zutreffend erkannt, dass ein Ausstand von knapp Fr. 500.-- nicht als geringfügig anzusehen ist. Auch unter Berücksichtigung der Teuerung ist dieser Betrag unbesehen des Gesamtbetrags der Mietzinse nicht als vernachlässigbar zu betrachten (vgl. auch Urteil 4A_38/2010 vom 1. April 2010 E. 6). Es bedürfte daher anderer Umstände, welche die vorliegende Kündigung ausnahmsweise als rechtsmissbräuchlich erscheinen liessen. So wurde in der Praxis etwa eine Kündigung als missbräuchlich qualifiziert, die der Vermieter angedroht hatte, bevor er über die rückständigen Beträge Gewissheit erlangte, weshalb er die Bezahlung eines wesentlich übersetzten Betrages einforderte (<ref-ruling>). Ausserdem wurde die Kündigung in einem Fall als treuwidrig aufgehoben, in welchem sich die Parteien in Verhandlungen über die Höhe einer grundsätzlich unbestrittenen Mietzinsreduktion befanden und die Situation im Zeitpunkt der Androhung und Erklärung der Kündigung höchst unklar war (Urteil 4C.65/2003 vom 23. September 2003 E. 4.2; vgl. auch Urteile 4C.59/2007 vom 25. April 2007 E. 3.4 und 4C.35/2004 vom 27. April 2004 E. 3.1, in: SJ 2004 I S. 424 ff.). Dabei ist indessen jeweils den Umständen des Einzelfalls Rechnung zu tragen. Die Tatsache allein, dass die Parteien über die Bedingungen des Mietvertrages verhandeln oder verhandelt haben, schliesst jedenfalls die Kündigung nicht aus.
4.2 Die Vorinstanz hat angesichts der Neuregelung des Vertrags im September 2009 als sachgerecht angesehen, für die Frage der Treuwidrigkeit der Kündigung lediglich die Zeit seit September 2009 zu berücksichtigen. Sie hat jedoch festgehalten, dass sich die Beschwerdeführerin bereits seit November 2009 jeweils für jeden Monatsmietzins bis April 2010 in Zahlungsverzug befand und die Beschwerdegegnerin die entsprechenden Mietzinse abmahnen musste. Es kann unter diesen Umständen nicht davon ausgegangen werden, dass die Beschwerdeführerin ihren finanziellen Pflichten aus dem Mietverhältnis stets nachgekommen wäre. Dass sie sich verpflichtete, absolut betrachtet erhebliche monatliche Beträge zu leisten, ist unter diesen Umständen für die Frage, ob die Beschwerdegegnerin rechtsmissbräuchlich handelte, ebenso wenig von Bedeutung wie der Grund für den jeweiligen Verzug. Auch ist nicht ersichtlich, weshalb die Begründung der Nachzahlungen, zu denen sich die Beschwerdeführerin verpflichtet hatte, für die Treuwidrigkeit der Verzugs-Kündigung erheblich sein sollte. Die Vorinstanz hat sodann zutreffend das Verhalten der Beschwerdeführerin im Anschluss an die Kündigung des Mietvertrags als unbeachtlich angesehen und insbesondere Zahlungen, die nicht nur nach Ablauf der gesetzten Frist, sondern sogar erst nach der Kündigung des Vertrages geleistet wurden, unberücksichtigt gelassen. Die Vorinstanz hat entgegen der Ansicht der Beschwerdeführerin in Würdigung der gesamten Umstände bundesrechtskonform verneint, dass die Beschwerdegegnerin die Kündigung wegen Zahlungsverzugs aus sachfremden Gründen erklärte, welche sie als rechtsmissbräuchlich erscheinen liessen.
5. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Die Beschwerdeführerin hat dem Verfahrensausgang entsprechend die Gerichtsgebühr zu tragen und die anwaltlich vertretene Beschwerdegegnerin für die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens zu entschädigen.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtsgebühr von Fr. 6'000.-- wird der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Die Beschwerdeführerin hat der Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren eine Parteientschädigung von Fr. 7'000 zu bezahlen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Zivilkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 16. Juni 2011
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Die Gerichtsschreiberin:
Klett Hotz