Faits:
A. Par jugement du 10 mai 2010, le Tribunal du district du Locle a condamné X._ pour abus de confiance et gestion déloyale à une peine de 120 jours-amende à 40 fr. avec sursis pendant 2 ans et à une amende de 1000 fr., la peine privative de liberté de substitution faute de paiement étant fixée à 10 jours.
B. Par arrêt du 23 février 2012, la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal neuchâtelois a partiellement admis le recours formé par X._. Elle a réformé le jugement en ce sens que X._ a été acquitté du chef d'accusation d'abus de confiance, condamné pour gestion déloyale qualifiée, la peine étant confirmée et elle a renvoyé la cause à l'autorité de première instance pour qu'elle statue sur le sort des biens séquestrés.
En bref, il ressort les faits suivants de l'arrêt attaqué et du jugement de première instance auquel se réfère la cour cantonale.
X._ a été employé pendant 25 ans au service du groupe Z._. Entre le mois de mai 1995 et le mois de juillet 1999, date de sa démission, il a occupé le poste de directeur général de l'entreprise Y._ S.A., société du groupe Z._ et principale entreprise suisse à produire des mouvements horlogers. Pendant son délai de congé entre le mois d'août 1999 et le mois de février 2000, X._ a été déplacé à un poste différent dans une autre société du groupe.
Lorsque X._ était directeur de Y._ S.A., il n'a pris aucune disposition pour que les secrets techniques et commerciaux de cette société ne soient pas divulgués par les employés. Une feuille de calcul comportant des informations techniques permettant de fabriquer un spiral au niveau industriel a ainsi été remise, par l'intermédiaire d'un tiers, à un concurrent de Y._ S.A. En outre, au printemps 1999, X._ a lui-même fait transmettre, par l'intermédiaire de l'un de ses employés, les plans de fonctionnement de deux calibres à une société concurrente. Il s'est également fait remettre, au mois de juin 1999, par une employée, une feuille de calcul comportant des informations techniques permettant de fabriquer un spiral au niveau industriel et l'a conservée chez lui sous forme informatique. Une copie de la feuille de calculs a été retrouvée sur plusieurs CD-Rom et sur l'ordinateur de X._ lors de la perquisition effectuée chez lui par la police dans le cadre de l'enquête pénale.
Une expertise technique a été ordonnée par l'autorité d'instruction. Il en ressort qu'en 1999, Y._ S.A. était la seule entreprise à posséder la « formule magique » ayant trait au calcul du spiral. Les données relatives à cette formule figuraient sur la feuille de calculs retrouvée chez X._. Elles constituaient des secrets techniques et commerciaux. La connaissance de ces données pouvait conférer un avantage énorme étant donné que, sans la formule, le calcul de la confection d'un organe réglant pouvait prendre des années et nécessitait de faire appel à des personnes d'expérience dans le domaine horloger maîtrisant la physique et les mathématiques. L'expert a souligné que son examen lui avait donné à penser que la confidentialité au sein de l'entreprise n'avait pas été respectée.
Le 1er juillet 1998, le manuel du collaborateur du groupe Z._ est entré en vigueur. Il prévoyait notamment l'obligation pour tout collaborateur de détruire les supports de données devenues inutiles et l'engagement de n'emporter, à son départ, aucun document, dossier, dessin, rapport ou autre pièce concernant l'employeur, ses filiales et sa société mère.
C. X._ forme un recours en matière pénale contre cet arrêt. Il conclut, sous suite de frais et dépens, principalement, à sa réforme en ce sens qu'il est acquitté de toute infraction et, subsidiairement, au renvoi de la cause à l'autorité inférieure pour nouvelle décision.
Il n'a pas été ordonné d'échange d'écritures.

Considérant en droit:
1. Le Tribunal fédéral examine d'office et librement la recevabilité des recours qui lui sont soumis (<ref-ruling> consid. 1 p. 46).
1.1 La cour cantonale a définitivement tranché la question de la culpabilité du recourant et de la peine. Elle a toutefois renvoyé la cause à l'autorité de première instance pour qu'elle statue sur le sort des objets séquestrés. La question de la culpabilité et de la peine ne dépend pas du sort des biens séquestrés, dès lors qu'il aurait pu être statué sur ces questions sans même que de tels biens n'existent. La culpabilité et la peine constituent les objets principaux du procès, le sort des biens séquestrés n'étant qu'un accessoire de l'affaire. A ce titre, elles ne forment pas des questions préalables qu'il faudrait trancher avant de statuer sur l'objet même du procès, puisqu'elles constituent cet objet même. La décision cantonale est donc une décision partielle au sens de l'<ref-law> et le recours est recevable à ce titre.
2. Le recourant invoque une violation de son droit d'être entendu. Il n'aurait pas eu la possibilité de se déterminer sur l'application de l'<ref-law>, dès lors que le dessein d'enrichissement illégitime n'avait été examiné par l'autorité de première instance qu'en rapport avec l'abus de confiance et non la gestion déloyale.
2.1 Le principe de l'accusation est une composante du droit d'être entendu consacré par l'art. 29 al. 2 Cst. Il peut aussi être déduit des art. 32 al. 2 Cst. et 6 ch. 3 CEDH, qui n'ont à cet égard pas de portée distincte. Il implique que le prévenu connaisse exactement les faits qui lui sont imputés (<ref-ruling> consid. 2a p. 21). Il n'empêche pas l'autorité de jugement de s'écarter de la qualification juridique retenue dans la décision de renvoi ou l'acte d'accusation, à condition toutefois que les droits de la défense soient respectés (<ref-ruling> consid. 2a et c p. 21 ss). Si l'accusé est condamné pour une autre infraction que celle visée dans la décision de renvoi ou l'acte d'accusation, il faut examiner s'il pouvait, eu égard à l'ensemble des circonstances d'espèce, s'attendre à cette nouvelle qualification juridique des faits, auquel cas il n'y a pas violation de ses droits de défense (<ref-ruling> consid. 2d/bb p. 24).
2.2 L'invocation de ce moyen ainsi que, de manière générale, de ceux déduits du droit constitutionnel et conventionnel (<ref-law>), suppose une argumentation claire et détaillée (<ref-ruling> consid. 1.4 p. 287), circonstanciée (<ref-ruling> consid. 3, p. 105).
2.3 Le recourant ne soutient pas avoir été condamné pour des faits ne faisant pas l'objet de l'acte d'accusation ou que l'autorité précédente s'en serait écartée. Il ne tente pas non plus de démontrer que le droit cantonal de procédure, qui réglait exclusivement cette question avant l'entrée en vigueur du CPP, interdisait la reformatio in pejus et que l'autorité précédente aurait violé cette garantie. Il conteste uniquement ne pas avoir pu se déterminer sur la qualification juridique. Ce grief est insuffisamment motivé au regard des exigences accrues déduites de l'<ref-law>. Il incombait au recourant d'expliquer en quoi il ne pouvait pas s'attendre à la qualification juridique retenue. Son grief est irrecevable.
Au demeurant, il ressort du jugement de première instance (p. 1) que le recourant a été renvoyé devant l'autorité de première instance « en application des articles 138, 139, év. 143, 158 ch. 1 et 2 CP ». Dès lors que le recourant avait été renvoyé pour l'ensemble du ch. 1 de l'<ref-law> et qu'il avait été condamné pour abus de confiance, infraction nécessitant un dessein d'enrichissement illégitime, il pouvait s'attendre à ce que cette circonstance aggravante soit retenue à son encontre s'agissant de la gestion déloyale.
3. Le recourant invoque une violation de l'<ref-law> à laquelle il mêle l'invocation du principe de l'interdiction de l'arbitraire.
3.1 Dans le recours en matière pénale, les constatations de fait de la décision entreprise lient le Tribunal fédéral (<ref-law>). Il n'en va différemment que si le fait a été établi en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (cf. <ref-ruling> consid. 2.4, p. 313; sur la notion d'arbitraire, v. : <ref-ruling> consid. 2.4 p. 5). Ce moyen d'ordre constitutionnel et conventionnel (<ref-law>), suppose une argumentation claire et détaillée (<ref-ruling> consid. 1.4 p. 287), circonstanciée (<ref-ruling> consid. 3, p. 105). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> c. 5.1 p. 356 et références citées).
3.1 Dans le recours en matière pénale, les constatations de fait de la décision entreprise lient le Tribunal fédéral (<ref-law>). Il n'en va différemment que si le fait a été établi en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (cf. <ref-ruling> consid. 2.4, p. 313; sur la notion d'arbitraire, v. : <ref-ruling> consid. 2.4 p. 5). Ce moyen d'ordre constitutionnel et conventionnel (<ref-law>), suppose une argumentation claire et détaillée (<ref-ruling> consid. 1.4 p. 287), circonstanciée (<ref-ruling> consid. 3, p. 105). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> c. 5.1 p. 356 et références citées).
3.2 3.2.1 Conformément à l'<ref-law>, celui qui, en vertu de la loi, d'un mandat officiel ou d'un acte juridique, est tenu de gérer les intérêts pécuniaires d'autrui ou de veiller sur leur gestion et qui, en violation de ses devoirs, aura porté atteinte à ces intérêts ou aura permis qu'ils soient lésés sera puni d'une peine privative de liberté de trois ans au plus ou d'une peine pécuniaire (al. 1); si l'auteur a agi dans le dessein de se procurer ou de procurer à un tiers un enrichissement illégitime, le juge pourra prononcer une peine privative de liberté de un à cinq ans (al. 3). Cette infraction suppose la réunion de quatre conditions: il faut que l'auteur ait eu un devoir de gestion ou de sauvegarde, qu'il ait violé une obligation lui incombant en cette qualité, qu'il en soit résulté un préjudice et qu'il ait agi intentionnellement (les conditions étant identiques que sous l'empire de l'art. 159 aCP, la jurisprudence y relative reste pertinente; <ref-ruling> consid. 2b p. 192).
3.2.2 Le devoir de gestion implique que l'auteur occupe une position de gérant. Seul peut avoir une telle position celui qui dispose d'une indépendance suffisante et qui jouit d'un pouvoir de disposition autonome sur les biens qui lui sont remis (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 126; <ref-ruling> consid. 3b p. 21; <ref-ruling> consid. 2b p. 192). Il faut cependant que le gérant ait une autonomie suffisante sur tout ou partie de la fortune d'autrui, sur les moyens de production ou le personnel d'une entreprise (ATF <ref-ruling> consid. 3b p. 21; <ref-ruling> consid. 2b p. 192).
3.2.3 Pour qu'il y ait gestion déloyale, il ne suffit pas que l'auteur ait été gérant, ni qu'il ait violé une quelconque obligation de nature pécuniaire à l'endroit de la personne dont il gère tout ou partie du patrimoine. Le terme de gestion déloyale et la définition légale de l'infraction exigent que l'obligation qu'il a violée soit liée à la gestion confiée (<ref-ruling> consid. 2b, p. 193; <ref-ruling> consid. 3 p. 312 s.). Ces obligations s'examinent au regard des dispositions légales et contractuelles applicables, des éventuels statuts, règlements internes, décisions de l'assemblée générale, buts de la société et usages spécifiques de la branche (arrêt 6B_473/2011 du 13 octobre 2011 consid. 1.2.2; 6B_66/2008 du 9 mai 2008 consid. 6.3.3).
3.3 Le recourant conteste avoir violé son devoir de gestion et de sauvegarde, prétendant que le contenu de ce dernier n'aurait pas pu être défini avec certitude.
3.3.1 Le recourant occupait le poste de directeur de l'intimée. A ce titre, il avait une position de gérant (cf. <ref-ruling> consid. 3.1 in fine p. 126). En sa qualité de directeur d'une société anonyme, il avait le devoir de sauvegarder les intérêts patrimoniaux de cette dernière (cf. ATF <ref-ruling> consid. 3a p.313). S'agissant d'une entreprise horlogère, il avait le devoir de préserver les secrets de fabrication de la société, d'autant plus qu'en l'espèce, ce secret n'était détenu, à l'époque des faits, que par l'intimée. Il constituait ainsi un élément important du patrimoine de la société. En application du manuel du collaborateur du groupe Z._, il avait également l'obligation de détruire tout support de données devenues inutiles et de n'emporter aucun document ou pièce de son employeur.
3.3.2 S'agissant de la violation des devoirs du recourant, la cour cantonale a retenu que la feuille de calcul du spiral avait été remise à un tiers et que ce dernier l'avait lui-même transmise à un concurrent de l'intimé, alors que le recourant était directeur de l'intimée. Elle a également retenu qu'au printemps 1999, le recourant avait transmis les plans de fonctionnement de deux calibres à un tiers, que des formules de calculs du spiral avaient été retrouvées chez le recourant. Elle a souligné que ces données relevaient du secret de fabrication, que le recourant en avait ou tout au moins aurait dû en avoir conscience et qu'il n'avait pas mis en ?uvre de procédure propre à éviter ces transferts. Elle a en outre relevé que le manuel du collaborateur du groupe Z._ était en vigueur au moment des faits. Ces constatations de fait lient le Tribunal fédéral (<ref-law>). Le recourant ne démontre pas en quoi elles seraient arbitraires. Sur la base de ces éléments, la cour cantonale pouvait admettre, sans méconnaître le droit fédéral, que le recourant avait violé ses devoirs de gestion.
3.4 Le recourant conteste avoir causé un dommage à l'intimée.
Déterminer l'existence et la quotité du dommage est une question de fait (<ref-ruling> consid. 6.2 p. 576). Le Tribunal fédéral est donc lié par le constat de l'existence d'un dommage par la cour cantonale (<ref-law>), sous réserve d'établissement arbitraire des faits. A cet égard, le recourant se contente de contester l'existence du dommage sans autre explication. Ce grief est insuffisamment motivé au regard des exigences accrues déduites de l'<ref-law> et, partant, irrecevable.
Le recourant ne prétend pas que la notion juridique du dommage aurait été méconnue (sur la notion juridique du dommage: cf. <ref-ruling> consid. 4.4.2 p. 471), de sorte qu'il n'y a pas lieu d'examiner cette question qui n'est plus discutée devant le Tribunal fédéral.
3.5 Le recourant conteste la circonstance aggravante du dessein d'enrichissement illégitime.
3.5.1 La question de savoir ce qu'une personne a su, voulu, envisagé ou accepté, de même que la détermination de ses mobiles et de son but, relèvent de l'établissement des faits (<ref-ruling> consid. 2.3.2 p. 156).
Le dessein d'enrichissement illégitime peut être réalisé par dol éventuel (<ref-ruling> consid. 2a p. 34).
3.5.2 Le recourant relève que sa condamnation pour gestion déloyale concerne le fait de n'avoir pas pris, lorsqu'il était directeur de l'intimée, de mesures appropriées pour éviter d'éventuels transferts de technologie. Selon lui, la cour cantonale ne pouvait par conséquent pas retenir un dessein d'enrichissement illégitime, sur la base de ce qui s'est passé au moment de son licenciement.
3.5.3 Contrairement à ce que soutient le recourant, la cour cantonale ne s'est pas uniquement fondée sur l'entretien avec son employeur au moment du licenciement pour retenir le dessein d'enrichissement illégitime, mais elle a utilisé cet élément comme un indice. Elle a également retenu que le recourant savait que les données étaient sensibles. Il ne démontre ni ne soutient qu'il était arbitraire de retenir qu'en qualité de directeur d'une entreprise horlogère ayant par ailleurs travaillé 25 ans dans le domaine, il connaissait la valeur des données en question tout au long de son mandat (cf. arrêt attaqué p. 6). La cour cantonale pouvait, sans arbitraire, retenir dans ces conditions que le recourant, en permettant que des informations d'une très grande valeur soient transmises à un concurrent, savait que ce dernier s'en trouverait avantagé. La facilitation d'une activité commerciale ou professionnelle réalise l'intention d'enrichissement (cf. <ref-ruling> consid. 2b p. 137; arrêt 6B_446/2011 du 27 juillet 2012 consid. 5.4.2 in fine). A tout le moins par dol éventuel, le recourant a donc agi avec le dessein de procurer à un tiers un enrichissement illégitime. Le grief doit être rejeté, dans la mesure où il est recevable.
3.6 Au vu de ce qui précède, la cour cantonale n'a pas violé le droit fédéral en reconnaissant le recourant coupable de gestion déloyale qualifiée. Le recourant ne conteste par ailleurs pas la peine infligée.
4. Le recours doit ainsi être rejeté dans la mesure où il est recevable. Le recourant, qui succombe, supporte les frais judiciaires (<ref-law>). Il n'y a pas lieu d'allouer des dépens au Ministère public (<ref-law>), ni à l'intimée qui n'a pas été invitée à procéder (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 4000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel.
Lausanne, le 7 septembre 2012
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
La Greffière: Livet