Sachverhalt:
A. Die Kantonspolizei Graubünden führte am 6. September 2009 auf der Oberalpstrasse eine Geschwindigkeitskontrolle durch. Sie stellte fest, dass X._ mit seinem Personenwagen 113.3 km/h fuhr, obwohl die zulässige Höchstgeschwindigkeit 80 km/h beträgt. Die Messung erfolgte um 17.21 Uhr. Es herrschte mässiger Verkehr. Die Strassen- und Sichtverhältnisse waren gut. Die Oberalpstrasse ist bei der Messstelle auf der Höhe der Station Waltensburg/Vuorz zweispurig ausgebaut, sieben Meter breit, verläuft gerade und übersichtlich. Die beiden Fahrspuren werden durch eine Leitlinie getrennt.
B. Das Bezirksgericht Surselva verurteilte X._ am 12. September 2011 wegen grober Verkehrsregelnverletzung nach <ref-law> zu einer Geldstrafe von 20 Tagessätzen zu Fr. 120.-- und zu einer Busse von Fr. 600.--. Die Berufung X._s wies das Kantonsgericht Graubünden am 25. Januar 2012 ab.
C. Gegen dieses Urteil erhebt X._ Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das Urteil des Kantonsgerichts sei aufzuheben. Die Sache sei zur Verurteilung wegen einfacher Verkehrsregelnverletzung im Sinne von <ref-law> an die Vorinstanz zurückzuweisen. Der Beschwerde sei die aufschiebende Wirkung zuzuerkennen, unter gesetzlicher Kosten- und Entschädigungsfolge.

Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer anerkennt den objektiven Tatbestand der groben Verkehrsregelnverletzung nach <ref-law>. Hingegen bestreitet er den subjektiven Tatbestand. Er macht geltend, sein Verschulden sei angesichts der konkreten, besonders günstigen Umstände gering. Er habe sich an den vorausfahrenden Fahrzeugen orientiert und nicht auf den Tachometer geachtet. Die Geschwindigkeitsübertretung habe er innerhalb des lockeren Kolonnenverkehrs begangen, ohne jemanden etwa durch ein Überholmanöver zu gefährden. Die Strassen- und Sichtverhältnisse seien optimal gewesen. Sein Verhalten sei subjektiv nicht rücksichtslos.
1.2 Nach <ref-law> macht sich strafbar, wer durch grobe Verletzung von Verkehrsregeln eine ernstliche Gefahr für die Sicherheit anderer hervorruft oder in Kauf nimmt. Der objektive Tatbestand ist erfüllt, wenn der Täter die zulässige Höchstgeschwindigkeit auf Strassen ausserorts um 30 km/h oder mehr überschreitet (<ref-ruling> E. 3.1 S. 237 f.; <ref-ruling> E. 2c S. 263; je mit Hinweisen). Subjektiv erfordert der Tatbestand von <ref-law> ein rücksichtsloses oder sonst schwerwiegend verkehrsregelnwidriges Verhalten, d.h. ein schweres Verschulden, bei fahrlässigem Handeln mindestens grobe Fahrlässigkeit. Dies ist zu bejahen, wenn der Täter sich der allgemeinen Gefährlichkeit seiner Fahrweise bewusst ist. Grobe Fahrlässigkeit kommt aber auch in Betracht, wenn der Täter die Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer pflichtwidrig gar nicht in Betracht zieht. Die Annahme einer groben Verkehrsregelnverletzung setzt in diesem Fall voraus, dass das Nichtbedenken der Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer auf Rücksichtslosigkeit beruht (<ref-ruling> E. 3.2 S. 136 mit Hinweisen).
1.3 Das Bundesgericht hatte wiederholt Fälle von Geschwindigkeitsüberschreitungen zu beurteilen, in welchen sich die Frage nach der Schwere der Verkehrsregelnverletzung stellte (Art. 90 Ziff. 1 oder Ziff. 2 SVG). Nach seiner Rechtsprechung muss die Annahme der subjektiven Rücksichtslosigkeit streng gehandhabt werden. Der Richter darf nicht unbesehen von der objektiven auf die subjektiv schwere Verkehrsregelnverletzung nach <ref-law> schliessen (Urteil 6B_109/2008 vom 13. Juni 2008 E. 3.1). In einem Fall, in welchem die Geschwindigkeit zur kurzfristigen Verkehrsberuhigung innerorts mit 60 km/h signalisiert war, die Strecke angesichts des guten Ausbaus und der Übersichtlichkeit optisch als Ausserortsstrecke erschien, die Sicht- und Witterungsverhältnisse ideal waren sowie geringer Verkehr herrschte, beurteilte es die Überschreitung um 29 km/h als pflichtwidrig unaufmerksam (Urteil 6B_622/2009 vom 23. Oktober 2009 E. 3.3 und E. 3.4). Hingegen wertete es die Mehrheit der Geschwindigkeitsüberschreitungen, welche den objektiven Tatbestand von <ref-law> erfüllten, auch in subjektiver Hinsicht als rücksichtslos, weil besondere Umstände fehlten, welche die Geschwindigkeitsübertretung subjektiv in milderem Licht erschienen liessen (z.B. Urteile 6B_563/2009 vom 20. November 2009 E. 1.2 und E. 1.4.2; 6B_171/2010 vom 19. April 2010 E. 3.2; 6B_772/2010 vom 9. Dezember 2010 E. 1, E. 2.6 und E. 2.7).
1.4 Der Beschwerdeführer fuhr ausserorts 33.3 km/h zu schnell. Diese Geschwindigkeitsüberschreitung liegt über dem vom Bundesgericht festgelegten Grenzwert, ab welchem grundsätzlich in objektiver und subjektiver Hinsicht eine grobe Verkehrsregelnverletzung vorliegt. Die Strassen- und Sichtverhältnisse waren zwar gut. Indessen befand sich der Beschwerdeführer während der Geschwindigkeitsüberschreitung nicht alleine auf der Strasse. Es herrschte lockerer Kolonnenverkehr. Sein Argument, er habe nicht auf den Tachometer geschaut und sich dem allgemeinen Verkehrsfluss angepasst, begründet keine besonderen Tatumstände und vermag ihn in subjektiver Hinsicht nicht zu entlasten. Ungeachtet der Fahrweise der anderen Verkehrsteilnehmer musste er seine Aufmerksamkeit (auch) auf den Tachometer seines Fahrzeugs richten. Es handelt sich nicht um eine blosse Unachtsamkeit wie etwa im Fall, als ein Automobilist eine temporäre Geschwindigkeitsbeschränkung auf der Autobahn, die bloss während einer Woche galt, übersah (Urteil 6B_109/2008 vom 13. Juni 2008 E. 3.2). Denn die Geschwindigkeitsanzeige auf dem Tachometer variiert anders als die generelle Höchstgeschwindigkeit auf der Autobahn laufend. Insgesamt durfte die Vorinstanz von einer subjektiv schwerwiegenden Verfehlung ausgehen. Nichts zu seinen Gunsten ableiten kann der Beschwerdeführer aus den Urteilen 6B_193/2008 vom 7. August 2008 und 6B_283/2011 vom 3. November 2011, in welchen Geschwindigkeitsüberschreitungen bei Überholvorgängen zu beurteilen waren. Auch ohne ein solches Manöver fällt eine grobe Verkehrsregelnverletzung in Betracht. Die Verurteilung nach <ref-law> verletzt kein Bundesrecht.
2. Die Beschwerde ist abzuweisen. Das Gesuch um aufschiebende Wirkung wird mit dem Endentscheid in der Sache gegenstandslos. Bei diesem Ausgang des Verfahrens wird der Beschwerdeführer kostenpflichtig (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht von Graubünden, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 30. April 2012
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Schneider
Die Gerichtsschreiberin: Koch