Sachverhalt:
A. C._ (Beschwerdeführer) war vom 23. März 1998 bis zu seiner Frühpensionierung am 31. Juli 2007 als Konstruktionsschlosser bei der X._ AG (Beschwerdegegnerin) angestellt. Ein schriftlicher Arbeitsvertrag wurde nicht abgeschlossen. Mündlich vereinbarten die Parteien eine wöchentliche Arbeitszeit von 45 Stunden und einen Bruttomonatslohn von anfänglich Fr. 5'000.-- (ab 2004: Fr. 5'500.--, ab 2005: Fr. 5'600.--, ab 2006: Fr. 5'650.-- und ab 2007: Fr. 5'700.--).
Am 26. Juni 2009 reichte C._ beim Bezirksgericht March, Lachen, Klage gegen die X._ AG ein und beantragte, diese habe ihm Fr. 28'944.80 (aufgeteilt in Fr. 24'785.35 Überstundenabgeltung und Fr. 3'859.45 Entschädigung für nicht bezogene Ferientage sowie Fr. 300.-- Vermittlungsgebühr) nebst Zins zu 5 % seit 1. April 2007 zu bezahlen. In ihrer Klageantwort vom 18. September 2009 anerkannte die X._ AG die Forderung für nicht bezogene Ferien der Jahre 2005 und 2006 im Betrag von Fr. 2'592.15, beantragte aber im Übrigen die Abweisung der Klage. Die ehemalige Arbeitgeberin überwies die anerkannte Summe am 10. Dezember 2009 an C._. Nach Durchführung eines zweiten Schriftenwechsels hiess das Bezirksgericht die Klage mit Einzelrichterentscheid vom 28. Februar 2011 teilweise gut und verpflichtete die X._ AG, C._ Fr. 3'859.45 brutto (abzüglich Sozialversicherungsbeiträge für AHV/IV/EO und ALV) nebst Zins zu 5 % seit 1. August 2007 auf dem sich für Fr. 1'267.30 ergebenden Nettobetrag, sowie 5 % Zins auf dem sich für Fr. 2'592.15 ergebenden Nettobetrag für die Zeit vom 1. August 2007 bis 10. Dezember 2009 zu bezahlen, wobei die X._ AG berechtigt sei, davon den am 10. Dezember 2009 bereits bezahlten Betrag von Fr. 2'592.15 in Abzug zu bringen; im Übrigen wies es die Klage ab (Dispositiv-Ziffer 1).
B. In teilweiser Gutheissung der dagegen von C._ erhobenen Berufung hob das Kantonsgericht Schwyz Dispositiv-Ziffer 1 des Bezirksgerichtsentscheids auf und verpflichtete die X._ AG zur Bezahlung von Fr. 1'421.15, vermindert um die von C._ geschuldeten Sozialabzüge auf dem massgeblichen Lohn, nebst Zins zu 5 % ab 1. August 2007 bis 10. Dezember 2009 zusätzlich auf Fr. 2'592.15; im Übrigen wies es die Klage ab, soweit sie nicht als durch Anerkennung erledigt abgeschrieben wurde (Entscheid vom 30. August 2011).
C. C._ lässt Beschwerde in Zivilsachen führen und das Rechtsbegehren stellen, in Abänderung des Kantonsgerichtsentscheids sei die X._ AG zu verpflichten, ihm weitere Fr. 24'785.35 brutto (gesamthaft Fr. 26'206.50), vermindert um die vom Arbeitnehmer geschuldeten Sozialabzüge auf dem massgeblichen Lohn, nebst Zins zu 5 % seit 1. August 2007 zu bezahlen.
Das Kantonsgericht beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen. Die X._ AG lässt ebenfalls auf Abweisung der Beschwerde schliessen.

Erwägungen:
1. Die Streitsache ist zivilrechtlicher Natur, womit die Beschwerde in Zivilsachen das ordentliche Rechtsmittel ist (<ref-law>). Angefochten ist ein Endurteil (<ref-law>) einer oberen kantonalen Instanz, die als Rechtsmittelbehörde entschieden hat (<ref-law>). Der für die Beschwerdefähigkeit massgebende Streitwert (<ref-law>) für arbeitsrechtliche Fälle von Fr. 26'206.50 (Fr. 24'785.35 Überstundenabgeltung zuzüglich die vorinstanzlich zugesprochenen Fr. 1'421.15 für nicht bezogene Ferien) übersteigt die Grenze nach <ref-law>. Da auch die weiteren Sachurteilsvoraussetzungen erfüllt sind, ist auf die Beschwerde einzutreten.
2. Nach <ref-law> legt das Bundesgericht seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Abs. 1). Es kann diese Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (Abs. 2). Die Voraussetzungen für eine Sachverhaltsrüge nach <ref-law> und für eine Berichtigung des Sachverhalts von Amtes wegen nach <ref-law> stimmen im Wesentlichen überein. Soweit es um die Frage geht, ob der Sachverhalt willkürlich oder unter verfassungswidriger Verletzung einer kantonalen Verfahrensregel ermittelt worden ist, sind strenge Anforderungen an die Begründungspflicht der Beschwerde gerechtfertigt. Entsprechende Beanstandungen sind nach Massgabe von <ref-law> zu begründen (<ref-ruling> E. 1.4.3 S. 254 f.).
3. Vor Bundesgericht ist einzig noch die Überstundenentschädigung umstritten. Bereits im vorinstanzlichen Verfahren waren sich die Parteien einig, dass sie zu Beginn des Arbeitsverhältnisses mündlich eine Wochenarbeitszeit von 45 Stunden verabredet hatten. Diese Arbeitszeitregelung liegt über der wöchentlichen Arbeitszeit gemäss Art. 23.1 des - unstreitig auf das vorliegende Arbeitsverhältnis anwendbaren - Gesamtarbeitsvertrages für das Schweizerische Carrosseriegewerbe (GAV, gültig ab 1. Februar 2003 bis 30. Juni 2006 mit Verlängerung der Allgemeinverbindlicherklärung bis 30. Juni 2009) von 41 Stunden pro Woche. Der Beschwerdeführer nimmt an, bei der Differenz von vier Wochenstunden handle es sich um Überzeit, welche nunmehr nach Beendigung des Arbeitsverhältnisses von der Arbeitgeberin zu entschädigen sei. Die Beschwerdegegnerin geht demgegenüber davon aus, im Zeitpunkt der Allgemeinverbindlicherklärung des GAV sei zwischen den Parteien stillschweigend die Beibehaltung der ursprünglichen Wochenarbeitszeit von 45 Stunden vereinbart worden, weshalb die Forderung ihres ehemaligen Arbeitnehmers unbegründet sei.
4. Gemäss <ref-law> sind Abreden in einem Einzelarbeitsvertrag nichtig, wenn sie gegen die unabdingbaren Bestimmungen eines GAV verstossen, und werden durch dessen Bestimmungen ersetzt. Jedoch können abweichende Vereinbarungen zu Gunsten des Arbeitnehmers getroffen werden. Haben die Parteien eine vom GAV abweichende Regelung getroffen, ist somit ein so genannter Günstigkeitsvergleich vorzunehmen. Es muss bezogen auf das einzelne Arbeitsverhältnis geprüft werden, ob die einzelarbeitsvertragliche Vereinbarung für den Arbeitnehmer günstiger ist als die Regelung im GAV oder nicht (JEAN-FRITZ STÖCKLI, in: Berner Kommentar, 1999, N. 37 zu <ref-law>). Dabei kommt es nicht darauf an, welche Regelung dem konkreten Arbeitnehmer lieber ist. Vielmehr muss von einem objektiven Massstab ausgegangen werden (<ref-ruling> E. 2a/aa S. 155). Es ist darauf abzustellen, wie ein vernünftiger Arbeitnehmer unter Berücksichtigung des Berufsstandes und der Verkehrsanschauung die Bewertung treffen würde (VISCHER/ALBRECHT, in: Zürcher Kommentar, 4. Aufl. 2006, N. 23 zu <ref-law>; STÖCKLI, a.a.O., N. 38 zu <ref-law>). Die Objektivierung des Massstabs hat auch zur Folge, dass man nicht die einzelnen Bestimmungen isoliert miteinander vergleichen kann. Andererseits ist es aber auch nicht zulässig, in einem so genannten Gesamtvergleich den Einzelarbeitsvertrag insgesamt mit dem GAV zu vergleichen. Vielmehr ist ein Gruppenvergleich vorzunehmen (<ref-ruling> E. 2a/bb S. 156; VISCHER/ALBRECHT, a.a.O., N. 23 f. zu <ref-law>; STÖCKLI, a.a.O., N. 39 zu <ref-law>). Mit dem Gruppenvergleich werden eng zusammenhängende Bestimmungen des GAV mit den entsprechenden Regelungen im Einzelarbeitsvertrag verglichen (<ref-ruling> E. 3.2.4.3 S. 402 f.; VISCHER/ALBRECHT, a.a.O., N. 24 zu <ref-law>).
5. 5.1 Das Kantonsgericht weist darauf hin, dass die allgemeinverbindlich erklärten GAV-Bestimmungen als normative Regelungen mit Rechtsetzungscharakter als bekannt vorauszusetzen sind, und nimmt an, vorliegend seien auch überzeugende Anhaltspunkte für eine tatsächliche Kenntnis des GAV durch die Parteien vorhanden. Eine GAV-konforme Wochenarbeitszeit von 41 anstelle der bisherigen 45 Stunden sei offenbar zu keiner Zeit thematisiert worden. Aus der Untätigkeit bzw. dem Schweigen des Beschwerdeführers sei unter diesen Umständen auf einen konkludenten Willen zur Abrede nach <ref-law> zu schliessen. Diese vom GAV abweichende Vereinbarung der Wochenarbeitszeit habe nicht zwingend schriftlich festgehalten werden müssen. Bei den differenten vier Wochenarbeitsstunden handle es sich nicht um Überstunden "im klassischen Sinn". Vielmehr liege eine Ausdehnung der geschuldeten Normalarbeitszeit vor, welche innerhalb der Grenzen des öffentlichen Rechts (<ref-law> und Art. 26.2 GAV) zulässig sei. Die abweichende Vereinbarung betreffend Wochenarbeitszeit bedürfe denn auch nicht zwingend einer betrieblichen Notwendigkeit, zumal die Arbeitsleistung nicht einseitig durch die Arbeitgeberin angeordnet worden sei. Der Günstigkeitsvergleich nach <ref-law> in Form eines Gruppenvergleichs durch Gegenüberstellung des Minimallohns gemäss GAV zuzüglich Überstundenentschädigung und des vereinbarten Lohns ergebe, dass der vereinbarte Lohn für den Arbeitnehmer günstiger gewesen sei, was zur Verneinung einer Verletzung des Günstigkeitsprinzips führe. Das Bezirksgericht sei für den Günstigkeitsvergleich durchgängig vom höheren Mindestlohn gemäss GAV 2006 von Fr. 3'750.-- ausgegangen. Durch die Addition der Arbeitszeitausdehnung pro Tag, aufgerechnet auf die Arbeitstage pro Monat und umgerechnet in Stundenlohn zuzüglich 25 % Zuschlag im Sinne von <ref-law> ergebe sich für das Jahr 2004 ein Verdienst von Fr. 4'422.25, im Jahr 2005 betrage er Fr. 4'434.40, im Jahr 2006 Fr. 4'634.80 und im Jahr 2007 Fr. 4'642.70. Dieses Einkommen stehe dem vereinbarten Lohn von Fr. 5'500.-- (2004), Fr. 5'600.-- (2005), Fr. 5'650.-- (2006) und Fr. 5'700.-- (2007) gegenüber. Dabei sei zu Gunsten des Beschwerdeführers für die Jahre 2006 und 2007 auf fünf anstatt vier Stunden wöchentlicher Arbeitszeitausdehnung und auf den von ihm errechneten Stundenlohn abgestellt worden. Der vereinbarte Bruttomonatslohn habe selbst bei dieser Berechnungsweise den GAV-Minimallohn samt Überstundenentschädigung jeweils um mehr als Fr. 1'000.-- überstiegen und wäre sogar bei - nicht beantragter - Mitberücksichtigung einer Jahresendzulage höher gewesen. Der hier anzuwendende GAV sehe keine zwingende wöchentliche Arbeitszeit oder Höchstarbeitszeit vor, welche durch die geleistete Mehrarbeit verletzt worden wäre. Vielmehr sei in Art. 26.2 GAV ausdrücklich festgehalten, dass nebst einem Ausgleich in Form der Kompensation durch Freizeit auch eine allfällige Auszahlung nach betrieblicher Praxis erfolgen könne. Die Zulässigkeit einer Arbeitszeitausdehnung auf 45 Wochenarbeitsstunden erscheine bei der vorliegenden, überproportional höheren Entlöhnung und in Übereinstimmung mit der bundesgerichtlichen Rechtsprechung jedenfalls als sachgerecht. Es sei nicht Aufgabe der Gerichte, im Rahmen des Günstigkeitsvergleichs zu untersuchen, welcher Lohn für den konkreten Arbeitnehmer angemessen wäre, sondern es sei bloss zu prüfen, ob die durch den GAV gesetzten Schranken und Mindestanforderungen eingehalten seien. Unter diesen Umständen bestehe in casu keine Forderung infolge unvergüteter Überstunden.
5.2 Gegen die Erwägungen des kantonalen Gerichts wird in der Beschwerde nichts vorgebracht, woraus auf eine Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> oder einen Mangel in der vorinstanzlichen Feststellung des Sachverhalts gemäss <ref-law> zu schliessen wäre:
5.2.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Feststellung im angefochtenen Gerichtsentscheid, wonach auf einen konkludenten Willen der Parteien zum Abschluss einer Abrede gemäss <ref-law> geschlossen werden könne und er demnach bereit gewesen sein solle, gegenüber der gesamtarbeitsvertraglichen Arbeitszeit vier Stunden Mehrarbeit pro Woche ohne zusätzliche Entschädigung zu leisten, sei willkürlich. Grundsätzlich sei gestützt auf <ref-law> davon auszugehen, dass ein Gesamtarbeitsvertrag, der während eines laufenden Arbeitsverhältnisses in Kraft trete, widersprechende Regelungen des Einzelarbeitsvertrages automatisch ausser Kraft setze. Deshalb habe er davon ausgehen dürfen, dass seine Arbeitspflicht ab 1. Februar 2003 nur noch 41 Stunden pro Woche umfasse und alle weiteren Stunden als Überstunden zu betrachten und zu entschädigen seien. Er habe sich auf die Unverzichtbarkeit der aus dem Gesamtarbeitsvertrag fliessenden Forderungen gemäss <ref-law> verlassen dürfen. Dies gelte unabhängig davon, ob er sich dieser Rechtslage im massgeblichen Zeitpunkt tatsächlich bewusst gewesen sei. Er habe den Umstand, dass die ehemalige Arbeitgeberin zwar weiterhin die Leistung von 45 Wochenstunden verlangt, diese Mehrleistung aber nicht entschädigt habe, nicht als Offerte zum Abschluss einer seine Rechtsposition massiv schwächenden Vereinbarung betrachten müssen. Es sei weder in seinem Interesse noch seine Pflicht gewesen, sie auf die bestehende Diskrepanz zwischen Zahlung und Berechtigung gemäss GAV hinzuweisen. Dazu komme, dass ihre Weigerung, die Arbeitszeitregelung des GAV einzuhalten, definitiv erst im Klageverfahren, als sie erstmals eine stillschweigende Vereinbarung behauptet habe, klar geworden sei und als Offerte für den Abschluss der dem Beschwerdeführer unterstellten Vereinbarung verstanden werden könnte. Das Akzept dieser "Offerte" würde diesfalls aber auf einen unzulässigen rückwirkenden Verzicht auf die Überstundenentschädigung hinauslaufen.
Die Parteien bestreiten die Annahme der Vorinstanz, wonach sie beide den Inhalt des GAV von Anfang an gekannt hätten, nicht. Der Beschwerdeführer weist letztinstanzlich sogar ausdrücklich darauf hin, dass er ab 1. Februar 2003, mit der Allgemeinverbindlicherklärung des GAV, von einer nur noch 41 Wochenstunden umfassenden Arbeitspflicht (gemäss Art. 23.1 GAV) habe ausgehen dürfen. Diese Argumentation zeigt, dass ihm die GAV-Regelung und insbesondere die Differenz zur mit der Arbeitgeberin mündlich vereinbarten Arbeitszeit von 45 Wochenstunden bereits vor der Allgemeinverbindlicherklärung bewusst war. Dennoch hatte er zu keiner Zeit darauf bestanden, nur noch 41 Stunden pro Woche zu arbeiten. Bei seiner Argumentation, wonach die Vorinstanz ihm nicht unterstellen könne, er hätte mit einem Schlag eine Lohnreduktion von über 10 % akzeptiert, indem er durch Schweigen oder Untätigkeit bei einer Arbeitszeit von 41 Stunden zuzüglich vier Überstunden mit Zuschlag pro Woche geblieben sei, übersieht er, dass sein Lohn vor der Geltung des GAV gemäss mündlicher Übereinkunft mit der Arbeitgeberin auf der betriebsüblichen Arbeitszeit von 45 Stunden pro Woche basierte. Die Beschwerdegegnerin wendet zu Recht ein, dass er wohl mit einer Lohnreduktion im Rahmen einer Änderungskündigung hätte rechnen müssen, wenn er ab 1. Februar 2003 mit der bisherigen Arbeitszeit von 45 Stunden pro Woche nicht mehr einverstanden gewesen wäre. So aber konnte er auch ab 1. Februar 2003 von einem gleichbleibend hohen Lohnniveau profitieren. Das kantonale Gericht hat mit Blick auf die gesamten Umstände willkürfrei festgestellt, dass die Parteien mit der bewussten Beibehaltung der Wochenarbeitszeit von 45 Stunden eine stillschweigende, von der GAV-Regelung abweichende Vereinbarung gemäss <ref-law> getroffen haben.
5.2.2 Als Eventualbegründung bringt der Beschwerdeführer vor, das Günstigkeitsprinzip gemäss <ref-law> sei verletzt, falls von einer solchen konkludenten Abrede ausgegangen werde. Die absolut zwingende Vorschrift des <ref-law> bezeichne die über die gesamtarbeitsvertraglich bestimmte Arbeitszeit hinausgehenden Arbeitsstunden unmissverständlich als Überstunden. Nichts anderes habe auch das Bundesgericht in <ref-ruling> festgehalten. Die von der Vorinstanz ohne Angabe von Literatur oder Rechtsprechung neu eingeführte "Arbeitszeitausdehnung" bzw. die Leistung von Mehrarbeit gegenüber dem gesamtarbeitsvertraglichen Soll führe zu nichts anderem als zu gewöhnlichen Überstunden. Dabei verkennt der Beschwerdeführer allerdings, dass die vom GAV abweichende, stillschweigende Abrede unter den Parteien eben gerade die Leistung von Mehrarbeit (im Vergleich zur vom GAV vorgegebenen Normalarbeitszeit) - was von der Vorinstanz durchaus zutreffend als "Arbeitszeitausdehnung" umschrieben wird - und nicht die Verpflichtung zur permanenten Leistung von Überstunden zum Inhalt hatte. Eine solche Vereinbarung ist nicht von vornherein nichtig. Ihre Gültigkeit hängt davon ab, ob sie für den Arbeitnehmer günstiger ist (<ref-law>; Urteil 4C.67/2005 vom 4. Mai 2005 E. 4; vgl. E. 4 hiervor). Da der von den Vorinstanzen durchgeführte Günstigkeitsvergleich im Sinne eines Gruppenvergleichs, bei welchem auf den vier Mehrstunden pro Wochen ein Überstundenzuschlag auf der Basis des effektiven Lohnes berücksichtigt wurde, ergab, dass der Beschwerdeführer durch die konkludente Abrede eine (lohnmässige) Besserstellung erfuhr, wurde eine Verletzung von <ref-law> zu Recht verneint. Dem Einwand des Beschwerdeführers, dass eine GAV-widrige Regelung nicht durch einen finanziellen Sondervorteil erkauft werden könne, ist entgegenzuhalten, dass die einzelvertragliche Vereinbarung einer höheren als der im GAV vorgesehenen Arbeitszeit zu einem entsprechend höheren Lohn dem Interesse des Arbeitnehmers im Zweifelsfall eher entspricht als die im GAV vorgesehene Regelung, sofern beim Abschluss des Einzelarbeitsvertrags kein Druck auf den Arbeitnehmer ausgeübt wurde und dieser sich der im GAV vorgesehenen Regelung bewusst war (VISCHER/ALBRECHT, a.a.O., N. 27 zu <ref-law>).
Der Beschwerdeführer spricht sich für einen Einzelvergleich aus, da bezüglich der sich beim Gruppenvergleich stellenden Frage der sachlogisch eng zusammenhängenden Bestimmungen, die zu einer Gruppe zusammengefasst werden dürfen, in der Rechtsprechung grosse Verwirrung herrsche. Dem kann zumindest für die vorliegende Angelegenheit nicht beigepflichtet werden. Von einem engen Zusammenhang zwischen Arbeitszeit und Verdienst ist schon in <ref-ruling> und auch im Urteil 4C.67/2005 vom 4. Mai 2005, welchem ein vergleichbarer Sachverhalt zugrunde liegt, ausgegangen worden. Es werden keine stichhaltigen Gründe vorgebracht, weshalb der vorliegende Fall anders behandelt werden sollte. Unklar bleibt schliesslich auch, welche Vorteile sich für den Beschwerdeführer aus dem von ihm favorisierten Einzelvergleich ergeben. Er erachtet es als offensichtlich, dass die Abrede, wonach er wöchentlich regelmässig vier Stunden Mehrarbeit leisten müsse, "ohne dafür eine besondere Vergütung zu erhalten", im Rahmen eines Einzelvergleichs nichtig wäre, "selbst wenn sie tatsächlich zustande gekommen wäre". Dabei lässt er allerdings wiederum unberücksichtigt, dass eine Herabsetzung der Arbeitszeit von anfänglich 45 Wochenstunden auf die 41 Wochenstunden gemäss GAV per 1. Februar 2003 auch eine Lohnreduktion im Rahmen einer Änderungskündigung nach sich gezogen hätte. Seine Hypothese erweist sich als Trugschluss, da der Mehrarbeit auch bei einem Einzelvergleich ein entsprechender Verdienst gegenübersteht. Es erübrigt sich daher an dieser Stelle, auf die in der Beschwerde mehrfach zitierte Literaturmeinung von WOLFGANG PORTMANN (Einzelvergleich oder Gruppenvergleich?, ARV 2009 S. 185; vgl. DERSELBE in: Basler Kommentar, Obligationenrecht I, 5. Aufl. 2011, N. 41 zu <ref-law>) einzugehen, wonach die Rechtsprechung einen Übergang zum Einzelvergleich zu vollziehen habe.
6. Die vom Beschwerdeführer vorgebrachten Rügen vermögen zusammenfassend an der vorinstanzlich bestätigten Ablehnung eines Anspruchs auf Überstundenentschädigung nichts zu ändern.
7. Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend sind die Gerichtskosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>). Für die Gerichtskosten kommt ein reduzierter Ansatz zur Anwendung, da es sich um eine Streitigkeit aus einem Arbeitsverhältnis mit einem Streitwert bis zu Fr. 30'000.-- handelt (<ref-law>). Der Beschwerdeführer hat der anwaltlich vertretenen Beschwerdegegnerin deren Parteikosten für das bundesgerichtliche Verfahren zu ersetzen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Der Beschwerdeführer hat die Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 2'500.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht Schwyz, 1. Zivilkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 6. Juni 2012
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Klett
Die Gerichtsschreiberin: Berger Götz