Faits:
A. La commune de Sugnens est traversée par la route cantonale 439d du sud-sud-ouest (en provenance de Bottens) au nord-nord-est (en direction de Fey). Au centre du village, au carrefour principal, la route cantonale 438d quitte la route cantonale 439d direction ouest, vers Villars-le-Terroir. A partir de ce même carrefour, une route communale fait la jonction entre Sugnens et Dommartin, à l'est.
X._ est propriétaire des parcelles xxx, yyy et zzz, situées au nord-nord-est de Sugnens. Les parcelles xxx et yyy jouxtent, côté ouest, la route cantonale 439d tandis que le bien-fonds zzz la borde à l'est. La parcelle xxx supporte l'habitation de X._. Une clôture est implantée le long de cette route côté est. A la suite d'un remaniement parcellaire, la clôture se trouve sur le domaine public alors qu'auparavant elle était située sur le bien-fonds zzz.
La municipalité de Sugnens (ci-après: la municipalité) a mis à l'enquête publique, du 5 février au 5 mars 2010, le plan communal d'aménagements routiers "Village 08" en vue notamment de modérer le trafic et de sécuriser le cheminement des piétons sur l'ensemble de la localité. Les aménagements routiers prévus par ce projet concernent les trois routes précitées qui se croisent au centre du village. Le plan se divise en quatre projets particuliers concernant 1) le secteur du centre du village, 2) le secteur Pré-Morex au nord-nord-est du village, 3) le secteur Porte Poliez-le-Grand au sud ainsi que 4) la réfection de la chaussée, quel que soit le secteur. En coordination avec ce plan, la municipalité a décidé de remplacer une partie de son réseau d'eau potable et défense incendie afin de coordonner ces travaux avec ceux de la chaussée.
Dans le secteur Pré-Morex en particulier, la municipalité projette d'aménager quelques zones herbeuses, de créer un trottoir le long de la route cantonale 439d (côté est) avec une bordure pavée, ainsi que de mettre en place 21 candélabres le long de cette route. Des îlots avec plantations d'arbres seraient aussi construits afin de ralentir et réguler le trafic. Le projet prévoit aussi l'installation de priorités de droite sur la route cantonale 439d. Un collecteur d'eau sera également installé sous le trottoir conduisant à Pré-Morex.
Le 27 novembre 2009, le Service cantonal des routes, ainsi que les autres services concernés par le projet, se sont déterminés sur celui-ci. Le Service des routes a notamment indiqué qu'il fallait procéder à certaines modifications et a invité la municipalité à lui soumettre un nouveau projet tenant compte des remarques soulevées par les différents services.
La municipalité a procédé à certaines modifications demandées. Elle n'a toutefois pas fait suite à la demande du Service des routes d'éliminer deux priorités de droite ou de prévoir des lignes de guidage avant et à la hauteur de chaque rétrécissement, et ceci dans le sens de la circulation. Le 4 février 2010, la municipalité a transmis le projet au Service des routes pour nouvelles observations. Le lendemain, le projet a été soumis à enquête publique.
B. Les 27 février et 2 mars 2010, X._ a fait opposition au projet. Dans un préavis adressé le 15 mars 2010 au Conseil général de la commune de Sugnens, la municipalité a proposé de lever l'opposition précitée. Selon un extrait du procès-verbal de sa séance du 25 mars 2010, le Conseil général a accepté le préavis municipal.
Par décision du 22 avril 2010, le Département cantonal des infrastructures a approuvé préalablement le projet d'aménagements routiers.
Le 29 avril 2010, le Service des routes a apporté de nouvelles observations à la suite de la soumission du projet déjà corrigé.
C. X._ a porté sa cause devant la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: le Tribunal cantonal).
Après avoir procédé à une inspection locale en présence des parties, le Tribunal cantonal a rejeté le recours de X._, dans la mesure de sa recevabilité, par arrêt du 20 janvier 2010. Il a par ailleurs maintenu les décisions du Conseil général de Sugnens du 25 mars 2010 et du Département des infrastructures du 22 avril 2010 et précisé qu'il appartiendra à la municipalité de statuer le cas échéant sur l'aménagement des accès à la parcelle agricole zzz de l'intéressé.
D. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, X._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt précité du 20 janvier 2011 et de renvoyer la cause au Tribunal cantonal pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Il se plaint pour l'essentiel d'une application arbitraire du droit cantonal et d'une violation de la garantie de la propriété.
Le Tribunal cantonal se réfère aux considérants de son arrêt et conclut au rejet du recours. Le Service des routes et la commune de Sugnens concluent également au rejet du recours. Le recourant a répliqué et confirmé ses conclusions.
Par ordonnance du 28 mars 2011, le Président de la Ire Cour de droit public a rejeté la requête d'effet suspensif du recourant.
Le 2 août 2011, la municipalité de Montilliez (qui résulte de la fusion des communes de Sugnens, Dommartin, Naz et Poliez-le-Grand) a prié le Tribunal fédéral de statuer dans les meilleurs délais, les travaux de construction des équipements publics étant bien avancés.

Considérant en droit:
1. Dirigé contre une décision finale (<ref-law>) prise en dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d LTF) dans une cause de droit public (<ref-law>), le recours est en principe recevable comme recours en matière de droit public selon les <ref-law>, aucune des exceptions prévues à l'<ref-law> n'étant réalisée. Le recourant a pris part à la procédure devant le Tribunal cantonal. En tant que propriétaire de plusieurs parcelles comprises dans le périmètre du plan d'aménagement routier litigieux, il est particulièrement touché par l'arrêt attaqué et a manifestement qualité pour recourir au sens de l'<ref-law>. Les autres conditions de recevabilité sont par ailleurs réunies, si bien qu'il y a lieu d'entrer en matière.
2. Le recourant soutient que le projet empiète sur sa propriété. A son avis, c'est de manière erronée que le Tribunal cantonal a retenu que tel n'était pas le cas. Ce faisant, il se plaint d'une constatation inexacte des faits.
2.1 le Tribunal fédéral statue sur la base des faits établis par l'autorité précédente (<ref-law>). Le recourant ne peut critiquer ceux-ci que s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte - notion qui correspond à celle d'arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (<ref-ruling> consid. 4.3 p. 62) - ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>), ce qu'il lui appartient d'exposer et de démontrer de manière claire et circonstanciée. La correction du vice soulevé doit en outre être susceptible d'influer sur le sort de la cause (<ref-law>). En particulier, le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur des critiques de type appellatoire portant sur l'état de fait ou sur l'appréciation des preuves (cf. <ref-ruling> consid. 3 p. 104 s; <ref-ruling> consid. 1.4 p. 254 s; <ref-ruling> consid. 2.1 p. 120).
2.2 Le Tribunal cantonal a relevé que le recourant n'avait amené aucun élément selon lequel le projet empiéterait sur sa propriété. Au contraire, il résultait des plans que les trottoirs ainsi que la clôture projetés se situaient sur le domaine public. Selon les explications convaincantes de la commune lors de l'audience, il s'agissait des conséquences d'un remaniement parcellaire qui avait déplacé des parcelles appartenant à X._ en bordure des routes, sans avoir entraîné aucune diminution de surface. Les plans ne faisaient que reprendre les limites telles qu'elles ressortaient du registre foncier.
Le recourant explique qu'il a indiqué à plusieurs reprises, en procédure cantonale, que les parcelles concernées n'avaient pas été touchées par le remaniement parcellaire et qu'il n'y avait pas eu de modification de limites. Il n'aurait jamais reçu de document écrit attestant d'un changement de propriété, ni reçu de contre-valeur comme le prévoirait la loi cantonale du 29 novembre 1961 sur les améliorations foncières. Ces critiques, de nature appellatoire, ne permettent pas de tenir pour arbitraires les constatations de fait établies par le Tribunal cantonal. Le recourant se contente en effet d'avancer une version différente de celle retenue dans l'arrêt attaqué, sans exposer en quoi cette dernière serait "manifestement inexacte". Quoi qu'il en soit, l'intéressé n'ayant apporté aucun élément propre à étayer ses allégations, les juges cantonaux n'avaient pas de raison de s'écarter des plans figurant au dossier, desquels il ressort que les travaux projetés se situent sur le domaine public. Au demeurant, le recourant ne conteste pas que ces plans reprennent les limites telles qu'elles ressortent du registre foncier; celles-ci sont donc présumées exactes (<ref-law>). Le présent grief doit par conséquent être rejeté et le Tribunal fédéral est lié par les faits retenus dans l'arrêt attaqué, conformément à l'<ref-law>.
3. Le recourant dénonce une application arbitraire de la loi vaudoise du 10 décembre 1991 sur les routes (ci-après: LRou).
Le Tribunal fédéral ne revoit l'interprétation et l'application du droit cantonal que sous l'angle de l'arbitraire. Il ne s'écarte de la solution retenue que si celle-ci se révèle insoutenable, en contradiction manifeste avec la situation effective, ou si elle a été adoptée sans motifs objectifs et en violation d'un droit certain, ce qu'il appartient au recourant de démontrer par une argumentation qui réponde aux exigences des art. 42 al. 2 et 106 al. 2 LTF (cf. <ref-ruling> consid. 3 p. 351 s.; <ref-ruling> consid de 1.4.2 p. 254 et les références). Le recourant doit ainsi indiquer précisément quelle disposition constitutionnelle ou légale a été violée et démontrer par une argumentation précise en quoi consiste la violation. En outre, si l'interprétation défendue par la cour cantonale ne s'avère pas déraisonnable ou manifestement contraire au sens et au but de la disposition ou de la législation en cause, elle sera confirmée, même si une autre solution paraît également concevable, voire préférable (<ref-ruling> consid. 5.1 p. 17).
3.1 Tout d'abord, le recourant se plaint de la procédure suivie par la municipalité, celle-ci ayant mis le projet à l'enquête publique avant d'avoir recueilli les observations du Service des routes relatives au projet corrigé. Or, l'art. 3 al. 3 LRou prévoit expressément que le Service des routes procède à l'examen préalable des projets des routes communales.
Le Tribunal cantonal a reconnu que la municipalité avait soumis à l'enquête publique le projet, puis transmis pour adoption le plan au Conseil général, sans procéder à toutes les modifications prescrites par le Service des routes le 27 novembre 2009 et sans attendre que celui-ci ne se détermine sur le projet modifié. Cela a eu pour conséquences que le Conseil général, par décision du 25 mars 2010, a adopté un plan routier - lequel a ensuite été approuvé par le Département des infrastructures - qui n'a pas tenu compte de toutes les modifications proposées par le Service des routes. Toutefois, comme les modifications proposées par ledit service ne touchaient pas aux points que le recourant était habilité à contester, ce que celui-ci ne conteste pas, le Tribunal cantonal pouvait, sans arbitraire, constater que les décisions communale et cantonale ne souffraient d'aucun vice de procédure susceptible de conduire à leur annulation. Le grief doit par conséquent être rejeté. C'est au demeurant en vain que le recourant soutient que le raisonnement des juges cantonaux porterait atteinte au droit d'être entendus "des administrés".
3.2 Le recourant estime ensuite que le Tribunal cantonal a fait une application arbitraire des art. 33 al. 1 et 13 al. 2 LRou. L'art. 33 al. 1 LRou prévoit qu'il incombe à la collectivité publique qui entreprend des travaux entraînant la modification ou l'aménagement d'accès existants de les rétablir à ses frais, à moins que le propriétaire intéressé ne dispose d'un autre accès suffisant. Selon l'art. 13 al. 2 LRou, les projets de réaménagement de peu d'importance réalisés dans le gabarit existant sont mis à l'enquête durant 30 jours et font l'objet d'un permis de construire.
Le Tribunal cantonal a relevé que le plan mis à l'enquête, s'il signalait le trottoir qui longera la route cantonale 439c, ne précisait rien quant à l'aménagement des accès pour les véhicules agricoles qui devront franchir ce trottoir. L'entrée en force du plan routier litigieux pourrait donc signifier qu'aucun accès ne sera aménagé, ce qui paraissait en contradiction avec les déterminations mêmes de la municipalité. Les juges cantonaux ont toutefois estimé qu'il était disproportionné d'annuler la décision relative au plan routier et de renvoyer le dossier au conseil communal pour qu'il statue formellement sur le remplacement des accès à la parcelle du recourant. Ils ont donc décidé de faire usage de l'art. 13 al. 2 LRou, cette procédure présentant l'avantage d'être moins lourde puisque la compétence de délivrer le permis de construire appartient à la municipalité, et considérant que les accès à la parcelle agricole zzz représentaient un réaménagement de peu d'importance réalisé dans le gabarit existant au sens de l'art. 13 al. 2 LRou.
Le recourant tient cette motivation pour arbitraire, faisant valoir que rien à ce jour ne garantit que les accès à sa parcelle seront maintenus. Puisque le projet litigieux le prive de l'accès à sa parcelle, la municipalité aurait dû dans ce même projet lui garantir un nouvel accès. Cette question ne saurait être considérée comme un réaménagement de peu d'importance et aurait dû être intégrée au plan routier. Le recourant se borne à opposer sa propre opinion à celle des juges cantonaux, sans toutefois montrer en quoi cette dernière serait déraisonnable. Quoi qu'il en soit, il n'apparaît pas insoutenable de retenir que l'accès à une parcelle est un élément de peu d'importance face à un projet communal d'aménagement routier couvrant l'ensemble de la localité. De plus, la solution retenue n'est pas arbitraire dans son résultat puisque les juges cantonaux ont précisé, dans le dispositif, qu'il appartiendra à la municipalité de statuer le cas échéant sur l'aménagement des accès à la parcelle zz du recourant. C'est dès lors en vain que celui-ci soutient que l'accès à sa parcelle n'est pas garanti. Mal fondé, le recours doit être rejeté sous cet angle.
4. Dans un dernier grief, le recourant se prévaut de la garantie de la propriété. Il allègue que le projet empiétera sur sa propriété et que cet empiètement ne repose sur aucune base légale. Ce grief tombe à faux dans la mesure où, comme il a été constaté au consid. 2 ci-dessus, les travaux projetés se situent sur le domaine public et n'empiètent nullement sur la propriété du recourant.
5. Il résulte de ce qui précède que le recours doit être rejeté, aux frais du recourant qui succombe (art. 65 et 66 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué au mandataire du recourant, à la Municipalité de Sugnens, au Département des infrastructures du canton de Vaud, Service des routes, et au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public.
Lausanne, le 31 août 2011
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Fonjallaz
La Greffière: Mabillard