Sachverhalt:
A. Am 17. Juni 2004 wurde im Büro des Notars A._ in B._ ein öffentlich beurkundeter Vertrag abgeschlossen. Der Vertrag ist mit "Kaufvertrag" überschrieben und trägt die Unterschriften von Notar A._ sowie von "C._ für Y._" und von "X._". Gemäss dem Wortlaut des Vertrages erschienen C._, "handelnd ausser für sich gemäss beiliegender Vollmacht auch für Y._ [...] als Verkäuferin", und X._ "als Käufer".
Der Vertragstext hält in Art. 1 fest, Y._ sei Eigentümerin eines Wohnhausanteils auf dem Gebiet der Gemeinde D._. Art. 2 des Vertrags bestimmt unter dem Titel "Eigentumsübertragung" Folgendes: "Y._ [...] verkauft hiermit ihren oben beschriebenen Miteigentumsanteil von 3/5 am Wohnhaus Parzelle Nr. eee, Gemeinde D._, mit allen Rechten und Pflichten wie bisher besessen, an X._."
Art. 3 steht unter dem Titel "Kaufpreis" und lautet wie folgt:
"Der Kaufpreis beträgt Fr. 187'000.00 [...] und wurde bezahlt wie folgt:
- Fr. 29'500.00 [...] wurden an den Vollmachtträger, C._, bezahlt und werden hiermit quittiert;
- Fr. 157'500.00 [...] sind auf das Kundengelderkonto des stipulierenden Notaren bereits einbezahlt worden. Der Notar hat den Kaufpreis nach Verurkundung dieses Kaufvertrages gemäss der Anweisung des Vollmachtträgers, C._, weiterzuleiten.
Im Kaufpreis inbegriffen sind sämtliche Renovationsarbeiten der Wohnung, welche durch den Vollmachtträger ausgeführt werden. Die Wohnung wird durch den Vollmachtträger komplett saniert und bezugsbereit an den Käufer übergeben."
Art. 4 bestimmt, der Besitzesantritt erfolge nach Ausführung sämtlicher Renovationsarbeiten und nach Eintragung des Kaufvertrages im Grundbuch. Art. 6 weist auf die Bewilligungspflicht gemäss dem Bundesgesetz über den Erwerb von Grundstücken durch Personen im Ausland (SR 211.412.41; BewG) hin und beauftragt den Notar damit, die nötigen Anträge für den Erhalt der Bewilligung zu stellen und die nötigen Dokumente zu beschaffen.
Einen Tag zuvor, am 16. Juni 2004, hatte Y._ eine schriftliche Vollmacht zu Gunsten von C._ ausgestellt. Laut dem Text des entsprechenden Dokuments erteilt sie C._ Generalvollmacht, "für sie den Kaufvertrag zu unterzeichnen, durch welchen sie ihren Miteigentumsanteil von 3/5 am Wohnhaus [...] verkauft." Der Vollmachtträger ist ermächtigt, "den Kaufpreis und sämtliche Vertragsbestimmungen, welche den Verkauf des Miteigentumsanteils von 3/5 am Wohnhaus [...] von Y._ betreffen, festzulegen und erhält in diesem Sinne Generalvollmacht." Formuliert wurde die Vollmacht von Notar A._.
Ferner bescheinigte Y._ in einer ebenfalls von Notar A._ formulierten "Provisionsbestätigung" vom gleichen Tag unterschriftlich, C._ "mit dem Verkauf ihres Wohnhausanteils von 3/5 [...] beauftragt zu haben". In Bezug auf den Verkaufserlös wird festgehalten, Y._ erhalte aus diesem Verkauf den Betrag von Fr. 19'000.--. Aus dem Mehrerlös werde C._ die Umbau- und Renovationskosten des Wohnhausanteils von Y._ bezahlen. Ein allfälliger Restbetrag falle als Verkaufsprovision an C._. Im an Y._ gerichteten Begleitschreiben erklärte Notar A._: "Wie Sie wissen, wird C._ die Wohnung umbauen lassen. Diese Kosten gehen zu Lasten von C._." Gemäss Aussage des Notars lag die Provisionsbestätigung den Parteien bei der Verurkundung vor.
Wie es der Vertrag vorsieht, bezahlte X._ einen Betrag von Fr. 29'500.-- in bar an C._ und überwies den Restbetrag von Fr. 157'500.-- an Notar A._. Dieser leitete das Geld mit einem noch am gleichen Tag (17. Juni 2004) erstellten Zahlungsauftrag wie folgt weiter: Fr. 19'000.-- an Y._, Fr. 1'000.-- auf sein eigenes Konto und Fr. 137'500.-- auf das Konto von C._. Er stützte sich dabei auf eine "Ermächtigung" von C._, die entsprechende Anweisungen enthielt. Offenbar ausserhalb des Vertrags überwies der Beschwerdeführer dem Notar einen weiteren Betrag von Fr. 3'600.--.
In der Folge unterblieb die im Vertrag vorgesehene Renovation vollständig. C._ verwendete den gesamten ihm ausbezahlten Betrag von insgesamt Fr. 167'000.-- anderweitig. Für den Umbau wurde nicht einmal ein Baugesuch gestellt. Die Einreichung des Gesuchs um Genehmigung des Erwerbs des Grundstücks durch den Beschwerdeführer gemäss BewG verzögerte sich um mehrere Jahre. Am 15. November 2007 wurde dem Kaufvertrag die Bewilligung verweigert.
B. Am 10. Januar 2007 erhob X._ (Beschwerdeführer) beim Amtsgericht Olten-Gösgen Klage gegen Y._ (Beschwerdegegnerin). Er beantragte, die Beschwerdegegnerin sei zu verurteilen, ihm solidarisch mit C._ Fr. 167'000.-- nebst Zins zu 5 % seit 26. November 2004 zu bezahlen. Mit Eingabe vom 26. Januar 2007 wurde der Forderungsbetrag auf Fr. 187'000.-- erhöht. Die Beschwerdegegnerin verkündete Notar A._ den Streit und schloss auf Abweisung der Klage. Nach durchgeführtem Beweisverfahren (anlässlich dessen unter anderem die Strafakten in Sachen C._ eingeholt wurden) verurteilte das Amtsgericht die Beschwerdegegnerin am 30. Juni 2010 zur Bezahlung von Fr. 29'500.-- nebst Zins zu 5 % seit dem 21. Dezember 2007.
Gegen dieses Urteil erhob der Beschwerdeführer Appellation an das Obergericht des Kantons Solothurn. Dieses verpflichtete mit Urteil vom 24. Juni 2011 die Beschwerdegegnerin in teilweiser Klagegutheissung, dem Beschwerdeführer Fr. 29'500.-- nebst Zins zu 5 % seit dem 26. November 2004 zu bezahlen. Es kam zum Schluss, die noch strittige Forderungssumme von Fr. 157'500.-- betreffe nicht die Eigentumsübertragung, sondern die Renovation. Diese bilde nach dem übereinstimmenden Parteiwillen Gegenstand eines separaten Vertrags zwischen dem Beschwerdeführer und C._, und die Beschwerdegegnerin sei insoweit nicht Vertragspartnerin des Beschwerdeführers gewesen. Im Rahmen einer Alternativbegründung erwog das Obergericht, C._ habe die Vertretungsmacht gefehlt, um namens der Beschwerdegegnerin gegenüber dem Beschwerdeführer Verpflichtungen einzugehen, die über den Verkauf des Grundstücks in seinem damaligen Zustand hinausgingen.
C. Der Beschwerdeführer beantragt mit Beschwerde in Zivilsachen, das Urteil des Obergerichts aufzuheben und die Klage vollumfänglich gutzuheissen. Eventuell sei die Klage zur Ergänzung des Verfahrens und Neubeurteilung an das Obergericht zurückzuweisen.
Die Beschwerdegegnerin und die Vorinstanz beantragen, die Beschwerde abzuweisen.
Mit Verfügung vom 28. September 2011 wurde das Gesuch des Beschwerdeführers um Gewährung der aufschiebenden Wirkung abgewiesen.

Erwägungen:
1. Das angefochtene Urteil des Obergerichts ist ein verfahrensabschliessender Endentscheid (<ref-law>) einer letzten kantonalen Instanz (<ref-law>). Sodann übersteigt der Streitwert die Grenze nach <ref-law>. Unter Vorbehalt einer rechtsgenüglichen Begründung (Art. 42 Abs. 2 und <ref-law>) ist auf die Beschwerde, deren weitere Zulässigkeitsvoraussetzungen erfüllt sind, einzutreten.
2. 2.1 Mit Beschwerde in Zivilsachen können Rechtsverletzungen nach Art. 95 und 96 BGG gerügt werden. Die Beschwerde ist hinreichend zu begründen, andernfalls wird darauf nicht eingetreten. In der Beschwerdeschrift ist in gedrängter Form darzulegen, inwiefern der angefochtene Akt Recht verletzt (<ref-law>). Die Verletzung von Grundrechten und von kantonalem und interkantonalem Recht kann das Bundesgericht nur insofern prüfen, als eine solche Rüge in der Beschwerde präzise vorgebracht und begründet worden ist (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.3.1; <ref-ruling> E. 3.2 S. 444).
2.2 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).
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 (vgl. <ref-ruling> E. 5.1; <ref-ruling> E. 1.2; <ref-ruling> E. 1.3). Auf eine Kritik an den tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz, die diesen Anforderungen nicht genügt, ist nicht einzutreten (<ref-ruling> E. 1.4.3).
3. 3.1 Nachdem der Kaufvertrag vom 17. Juni 2004 aufgrund der Nichtgenehmigung durch die Bewilligungsbehörde unbestrittenermassen nichtig geworden ist (<ref-law>), streiten sich die Parteien darüber, in welchem Umfang der Beschwerdeführer die geleisteten Zahlungen von der Beschwerdegegnerin zurückfordern kann (vgl. <ref-law>). Die Vorinstanz stellte in ihrer Hauptbegründung in tatsächlicher Hinsicht fest, dass der Beschwerdeführer bezüglich der Renovation der Meinung gewesen sei, einen Vertrag mit C._ und nicht mit der Beschwerdegegnerin abzuschliessen, woraus sie wie gesehen folgerte, der Vertrag betreffend Renovation bestehe zwischen dem Beschwerdeführer und C._.
3.2 Der Inhalt eines Vertrages bestimmt sich in erster Linie durch subjektive Auslegung, das heisst nach dem übereinstimmenden wirklichen Parteiwillen (<ref-law>). Nur wenn eine tatsächliche Willensübereinstimmung unbewiesen bleibt, sind zur Ermittlung des Vertragsinhalts die Erklärungen der Parteien aufgrund des Vertrauensprinzips so auszulegen, wie sie nach ihrem Wortlaut und Zusammenhang sowie den gesamten Umständen verstanden werden durften und mussten (<ref-ruling> E. 3.2; <ref-ruling> E. 4; <ref-ruling> E. 4.1 S. 611). Während das Bundesgericht die objektivierte Vertragsauslegung als Rechtsfrage prüfen kann, beruht die subjektive Vertragsauslegung auf Beweiswürdigung, die vorbehältlich der Ausnahme von <ref-law> der bundesgerichtlichen Überprüfung entzogen ist (vgl. Erwägung 2.2). Mit anderen Worten kann das Bundesgericht nur unter dem Blickwinkel der Willkür (oder einer anderen Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law>) prüfen, ob ein übereinstimmender wirklicher Parteiwille besteht (vgl. <ref-ruling> E. 3.2).
3.3 Der Beschwerdeführer kritisiert diese subjektive Vertragsauslegung, gemäss der in tatsächlicher Hinsicht eine Willensübereinstimmung (natürlicher Konsens) auf einen separaten Vertragsabschluss zwischen dem Beschwerdeführer und C._ vorgelegen habe, unter verschiedenen Gesichtspunkten. Wie im Folgenden darzulegen ist, sind seine Rügen unbegründet.
4. Unter Berufung auf <ref-law> beanstandet der Beschwerdeführer, die Vorinstanz habe ihm keine Gelegenheit gegeben, sich zum entscheiderheblichen Sachverhaltselement zu äussern, dass er nach Vertragsschluss zunächst ausschliesslich C._ kontaktiert habe.
Der Anspruch auf rechtliches Gehör nach <ref-law> verleiht dem Einzelnen insbesondere das Recht, sich vor der zuständigen Behörde in ausreichender Weise äussern und seinen Standpunkt wirksam ins Verfahren einbringen zu können (<ref-ruling> E. 2.2.1 S. 188; <ref-ruling> E. 5.1; <ref-ruling> E. 2b; je mit Hinweisen).
Die Vorinstanz kam in ihrer Beweiswürdigung zum Schluss, es habe dem tatsächlichen Willen der Parteien entsprochen, dass die Renovation der Wohnung Gegenstand eines separaten Vertrages zwischen dem Beschwerdeführer und C._ sein sollte. Da der direkte Beweis des Willens, also einer inneren Tatsache, nicht möglich ist (vgl. WIEGAND, in: Basler Kommentar, Obligationenrecht, 5. Aufl. 2011, N. 12 zu <ref-law>), stützte die Vorinstanz ihre entsprechende Feststellung beweiswürdigend auf verschiedene beweisbare äussere Tatsachen (Indizien), wie etwa den Text des Kaufvertrags, die Umstände der Vertragsunterzeichnung sowie vor allem das Verhalten der Parteien nach Vertragsabschluss. Dazu gehörte der Umstand, dass der Beschwerdeführer, als er erkannte, dass die Renovation nicht wie vereinbart in Angriff genommen wurde, zunächst ausschliesslich C._ kontaktiert. Dieses Indiz entnahm die Vorinstanz dem Schreiben des Beschwerdeführers vom 12. Juni 2004, das der Beschwerdeführer im kantonalen Verfahren selber eingereicht hatte. Der Beschwerdeführer hatte folglich auch ausreichend Gelegenheit, zum Inhalt des Schreibens (bestehend in der Aufforderung, "unverzüglich alle notwendigen Genehmigungen zu besorgen und mit der Sanierung zu beginnen") Stellung zu nehmen und vor allem zu erklären, weshalb er mit diesem Anliegen an C._ und nicht an die Beschwerdegegnerin herangetreten war. Somit durfte die Vorinstanz, ohne damit den Gehörsanspruch des Beschwerdeführers zu verletzen, in der Beweiswürdigung unter Bezugnahme auf dieses Schreiben feststellen, dass der Beschwerdeführer zunächst C._ kontaktiert hatte. Aus dem Gehörsanspruch folgt nicht, dass die Parteien vom Gericht vorgängig auf den für den Entscheid wesentlichen Sachverhalt hinzuweisen wären (<ref-ruling> E. 5 S. 39).
Analoges gilt für die weiteren Umstände, aus denen die Vorinstanz das Indiz entnahm, der Beschwerdeführer habe sich zunächst ausschliesslich an C._ gewendet. Nachdem die Beschwerdegegnerin im erstinstanzlichen Verfahren das Zustandekommen eines Vertrags zwischen dem Beschwerdeführer und C._ behauptet hatte, war die Bedeutung der entsprechenden Kontaktaufnahmen naheliegend. Der Beschwerdeführer hatte mithin Anlass und Gelegenheit, sich dazu zu äussern.
Die Gehörsrüge des Beschwerdeführers erweist sich damit als unbegründet.
5. Der Beschwerdeführer rügt sodann, die Feststellung, er habe nach dem Vertragsschluss zunächst ausschliesslich C._ kontaktiert, sei unter Verletzung der Beweislastregel und des Rechts auf Beweis (<ref-law>) zustande gekommen. Die Beschwerdegegnerin habe nie behauptet, dass er zunächst und ausschliesslich C._ kontaktiert habe. Die Vorinstanz habe über diese letztlich entscheidrelevante, nicht im Verfahren liegende Tatsache zu seinen Ungunsten unter Missachtung der Behauptungs- und Beweislast der Beschwerdegegnerin entschieden, ohne ihm (dem Beschwerdeführer) Gelegenheit zu geben, sich dazu zu äussern und Beweis bzw. Gegenbeweis zu führen.
Der Beschwerdeführer verkennt auch in diesem Zusammenhang, dass nicht seine Kontaktaufnahme mit C._ nach Vertragsabschluss entscheiderhebliches Beweisthema war, sondern der tatsächliche Wille der Parteien zum Abschluss eines selbständigen Vertrages zwischen dem Beschwerdeführer und C._ (betreffend die Renovation des Hausanteils). Die Vorinstanz kam nach einlässlicher Würdigung zahlreicher Indizien und Beweise zum Ergebnis, dass ein entsprechender übereinstimmender Wille der Parteien vorgelegen habe. Damit ist die Frage der Beweislastverteilung gegenstandslos geworden, und die Berufung auf <ref-law> geht ins Leere (vgl. <ref-ruling> E. 4.3.4.; <ref-ruling> E. 5.4).
Das Gleiche müsste indessen auch gelten, wenn der Umstand, dass der Beschwerdeführer zunächst ausschliesslich mit C._ Kontakt aufnahm, nachdem er erkannte, dass die Renovation nicht wie vereinbart in Angriff genommen wurde, als selbständig zu beweisende Tatsache betrachtet würde. Die Vorinstanz kam auch diesbezüglich zu einem positiven Beweisergebnis, womit die Beweislastverteilung auch insoweit gegenstandslos wurde. Auch die Rüge einer Missachtung der mit der Beweislast einhergehenden Behauptungslast der Beschwerdegegnerin geht damit fehl.
6. Im Weiteren rügt der Beschwerdeführer ausführlich, der Sachverhalt sei offensichtlich unrichtig respektive willkürlich festgestellt worden (<ref-law> und <ref-law>). Im Einzelnen beanstandet er, die Vorinstanz habe in willkürlicher Art und Weise auf eine Zweiteilung des öffentlich beurkundeten Kaufvertrages geschlossen und das Vorliegen eines Werkvertrags zwischen ihm und C._ bejaht.
6.1 Nach ständiger Rechtsprechung liegt Willkür nicht schon dann vor, wenn eine andere Lösung ebenfalls in Betracht zu ziehen oder gar vorzuziehen wäre, sondern nur, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist, mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzt oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderläuft (<ref-ruling> E. 4.1; <ref-ruling> E. 2.1; <ref-ruling> E. 2, 467 E. 3.1). Die Beweiswürdigung ist mithin nicht schon dann willkürlich, wenn vom Sachrichter gezogene Schlüsse nicht mit der Darstellung des Beschwerdeführers übereinstimmen, sondern bloss, wenn sie offensichtlich unhaltbar ist (<ref-ruling> E. 4.2.1; <ref-ruling> E. 2.1 S. 9; <ref-ruling> E. 2b). Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Sachgericht offensichtlich unhaltbare Schlüsse zieht, erhebliche Beweise übersieht oder solche willkürlich ausser Acht lässt (vgl. BGE <ref-ruling> E. 2.1; <ref-ruling> E. 4b). Inwiefern die Beweiswürdigung willkürlich sein soll, ist in der Beschwerde klar und detailliert aufzuzeigen (<ref-ruling> E. 2.2; <ref-ruling> E. 1.3). Namentlich genügt es nicht, einzelne Beweise anzuführen, die anders als im angefochtenen Entscheid gewichtet werden sollen, und dem Bundesgericht in appellatorischer Kritik die eigene Auffassung zu unterbreiten, als ob diesem freie Sachverhaltsprüfung zukäme (vgl. BGE <ref-ruling> E. 2b).
6.2 Soweit der Beschwerdeführer sich nicht an diese Grundsätze hält, sondern sich damit begnügt, den angefochtenen Entscheid einfach als willkürlich auszugeben und dem Bundesgericht die abweichende eigene Auffassung zu präsentieren, ist auf die Beschwerde nicht einzutreten. Das gilt insbesondere für die pauschalen Hinweise auf eigene Angaben im kantonalen Verfahren, die Zeugenaussagen oder andere Akten, aber auch für alle weiteren allgemeinen Ausführungen, mit denen der Beschwerdeführer die eigene Einschätzung als einzig plausibel ausgeben will, zumal er dabei teilweise einen gegenüber dem angefochtenen Urteil erweiterten Sachverhalt als gegeben unterstellt, ohne dazu taugliche Sachverhaltsrügen nach <ref-law> zu erheben.
6.3 Zunächst wendet sich der Beschwerdeführer gegen die Feststellung der Vorinstanz, er habe (unabhängig von der Frage des jeweiligen Vertragspartners) einerseits zu einem Kaufpreis von Fr. 29'500.-- das Eigentum an der Wohnung und anderseits zu einem Preis von Fr. 157'500.-- einen Anspruch auf deren umfassende Renovation erworben. Diese Feststellung - so der Beschwerdeführer - sei auf eine "selektive Verwendung einzelner [seiner] protokollierter Aussagen [...] und deren unhaltbare Interpretation unter Missachtung [seiner] übrigen einschlägigen Aussagen [...] sowie des klaren Vertragstextes" zurückzuführen, mithin auf grobe Fehler in der Sachverhaltsermittlung der Vorinstanz. Diese Rüge verfängt nicht:
6.3.1 Die Vorinstanz befand, aus dem Vertragstext sei nicht ersichtlich, ob sich die beiden vom Beschwerdeführer geleisteten Zahlungen in der Höhe von Fr. 29'500.-- und Fr. 157'500.-- auf einen einzigen oder zwei verschiedene Rechtsgründe bezogen hätten. Allerdings stamme die Version, der niedrigere Betrag sei für den Eigentumserwerb, der höhere dagegen für die Renovation bestimmt gewesen, vom Beschwerdeführer selbst. Dabei stellte die Vorinstanz unter anderem auf die Aussagen des Beschwerdeführers im Rahmen seiner polizeilichen Befragung vom 13. Mai 2005 ab: Gemäss der dortigen Äusserung des Beschwerdeführers habe C._ vor der Vertragsbeurkundung den Betrag von Fr. 29'500.-- ihm gegenüber als reinen Kaufpreis der Wohnung benannt, die Differenz (zu den Fr. 187'000.--) als Sanierungsaufwand. Weiter habe der Beschwerdeführer in der Einvernahme ausgesagt, es sei von Anfang an festgestanden, dass sich der Preis in die beiden Bestandteile "Kaufpreis für die Wohnung" und "Renovationskosten" gliedere; der Betrag von Fr. 29'500.-- sei damit begründet worden, dass man sich auf den Schatzungswert stütze. Dieser Aussage - so die Vorinstanz - entspreche es, wenn auch in den früheren Rechtsschriften des Beschwerdeführers verschiedentlich erwähnt werde, der Betrag von Fr. 187'000.-- habe den Kaufpreis von Fr. 29'500.-- und den Preis für die Renovation respektive die Renovationskosten von Fr. 157'500.-- umfasst.
6.3.2 Was der Beschwerdeführer dagegen vorbringt, vermag keine Willkür aufzuzeigen: Falls es sich, wie er geltend macht, bei seinen von der Vorinstanz aufgegriffenen Aussagen nur um Wiedergaben der Ausführungen von C._ gehandelt haben und er selber damit nicht einverstanden gewesen sein sollte, würde dies nichts am Umstand ändern, dass die entsprechenden Äusserungen im Vorfeld der Vertragsunterzeichnung offenbar tatsächlich so gemacht wurden. Dass er C._ in diesem Punkt widersprochen hätte, macht der Beschwerdeführer jedenfalls nicht geltend, was dafür spricht, dass er zumindest bereit war, sich mit der Zweiteilung des Vertrags abzufinden. Der Beschwerdeführer räumt denn auch selber ein, für ihn sei nicht relevant gewesen, "wer (die Beklagte oder C._) schliesslich wie viel von seiner Zahlung über CHF 187'000.-- bekommen bzw. wie viel C._ als Provision von der Beklagten" erhalten würde. Für ihn sei vielmehr einzig von Bedeutung gewesen, dass er das Haus für diesen Kaufpreis renoviert und schlüsselfertig erhalte. Es ist folglich nicht willkürlich, wenn die Vorinstanz das erwähnte Gespräch zwischen dem Beschwerdeführer und C._ als Indiz für den Parteiwillen zum Zeitpunkt des Vertragsschlusses anführte, zwei separate Verträge abzuschliessen. Daran vermögen auch die weiteren Beanstandungen des Beschwerdeführers nichts zu ändern: So erscheint es für die Ermittlung des Parteiwillens unerheblich, ob der angegebene Preis von Fr. 29'500.-- auch tatsächlich mit der Schätzung der Wohnung übereinstimmt, unterlag die Festsetzung des Kaufpreises doch grundsätzlich der Parteidisposition. Ob der Beschwerdeführer schliesslich annahm, dass C._ selber Renovationsarbeiten ausführen würde, ist ebenfalls nicht entscheidend für die Frage, ob er einen einheitlichen oder zwei separate Verträge abschliessen wollte. Die entsprechenden Einwendungen lassen die vorinstanzliche Beweiswürdigung jedenfalls nicht als unhaltbar erscheinen.
Weiter stört sich der Beschwerdeführer auch am erwähnten Hinweis der Vorinstanz, in seinen früheren Rechtsschriften sei verschiedentlich davon die Rede, der Betrag von Fr. 187'000.-- habe den Kaufpreis von Fr. 29'500.-- und den Preis für die Renovation respektive die Renovationskosten von Fr. 157'500.-- umfasst. Zu dieser Aussage steht freilich nicht im Widerspruch, wenn der Beschwerdeführer in seiner Klageschrift respektive in seiner Strafklage an anderer Stelle festhielt, im Kaufpreis von Fr. 187'000.-- seien sämtliche Renovationsarbeiten der Wohnung inbegriffen gewesen und die Wohnung werde durch den Vollmachtträger komplett saniert und bezugsbereit an den Käufer übergeben. Auch der entsprechende Hinweis der Vorinstanz ist folglich unter Willkürgesichtspunkten nicht zu beanstanden. Schliesslich ist ohne Weiteres nachvollziehbar, dass die Vorinstanz für die Beurteilung des tatsächlichen Parteiwillens bei Vertragsabschluss dem Verhalten des Beschwerdeführers kurz nach der Unterzeichnung des Vertrages mehr Gewicht beimass als den Aussagen von Notar A._ oder den späteren Vorbringen des Beschwerdeführers, namentlich seinen Behauptungen im Schadenersatzbegehren an das Walliser Strafgericht vom 13. August 2006, in dem er seine Forderung auf <ref-law> bzw. auf die solidarische Haftbarkeit von C._ mit der Beschwerdegegnerin gestützt haben will, und seinen Äusserungen anlässlich der Hauptverhandlung vor der Erstinstanz am 2. September 2009.
6.3.3 Ferner ergibt sich eine willkürliche Beweiswürdigung auch nicht aus der beschwerdeführerischen Behauptung, er habe der Vorinstanz erläutert, dass es sein eigenes Anliegen gewesen sei, C._ nicht den gesamten Kaufpreis zu Handen der Beschwerdegegnerin zu überweisen: Unabhängig vom Vorliegen eines oder zweier Verträge konnte der Beschwerdeführer ein Interesse daran haben, nicht alles auf einmal an C._ (sei er nun Vertreter oder für sich selber handelnde Vertragspartei) zu bezahlen. Schliesslich lässt sich auch aus der Behauptung, dass Notar A._ die Fr. 157'000.-- vor Erteilung der Erwerbsbewilligung und ohne sein Wissen an C._ weitergeleitet habe, nichts zu Gunsten des Beschwerdeführers ableiten. Im Gegenteil spricht bereits die Weiterleitung eines Teilbetrages durch den Notar direkt an C._ (und nicht an die Beschwerdegegnerin) eher für das Vorliegen zweier Verträge. Der Vorinstanz kann also auch insofern nicht vorgeworfen worden, sie habe erhebliche Beweise willkürlich ausser Acht gelassen.
6.3.4 Zusammengefasst hat die Vorinstanz die Beweise nicht willkürlich gewürdigt, wenn sie feststellte, die Parteien hätten zum Zeitpunkt der Vertragsunterzeichnung den Abschluss von zwei separaten Verträgen gewollt. Die dagegen gerichteten Rügen sind unbegründet, soweit sie angesichts ihrer weitgehend appellatorischen Natur überhaupt zu hören sind.
6.4 Mit der Erkenntnis, dass der Kaufvertrag zwei Teile aufgewiesen habe, wandte sich die Vorinstanz der (damit verbundenen) Frage zu, ob die beiden Teilverträge zwischen denselben oder zwischen verschiedenen Parteien abgeschlossen worden seien. Bei der Feststellung des entsprechenden Parteiwillens würdigte sie einlässlich den Wortlaut und die Systematik des Vertrages sowie das Parteiverhalten.
Auch diese Beweiswürdigung beanstandet der Beschwerdeführer als offensichtlich unrichtig respektive willkürlich. Zu Unrecht:
6.4.1 Die Vorinstanz verkannte nicht, dass der Vertrag unklar formuliert war. Vielmehr konstatierte sie, dass aus dem Wortlaut nicht eindeutig hervorgehe, ob ausschliesslich die Beschwerdegegnerin oder auch C._ verpflichtet werden sollte. Dabei wies sie einerseits auf das Rubrum des Vertrages hin, wo C._ als "handelnd ausser für sich gemäss beiliegender Vollmacht auch für Y._" aufgeführt war. Andererseits räumte die Vorinstanz ein, die Systematik des Vertrags, seine Überschrift "Kaufvertrag", die durchgehende Bezeichnung von C._ als "Vollmachtträger" sowie die Regelung des Übergangs von Nutzen, Lasten und Gefahr in Art. 4 würden die Annahme eines einheitlichen Vertragswerks mit dem Beschwerdeführer und der Beschwerdegegnerin als einzige Parteien mindestens ebenso nahe legen.
Inwiefern die Vorinstanz mit dieser Würdigung des Vertragstextes in Willkür verfallen sein soll, ist nicht ersichtlich. Wenn der Beschwerdeführer demgegenüber selber zur Auffassung gelangt, der Vertrag sei gar nicht auslegungsbedürftig, verkennt er die Tragweite von <ref-law> (dazu Erwägung 3.2).
6.4.2 Entgegen dem Beschwerdeführer ist die Vorinstanz auch nicht in Willkür gefallen, indem sie nicht bereits aus den Aussagen von Notar A._ auf einen einheitlichen Vertrag mit der Beschwerdegegnerin schloss, sondern im Gegenteil in einem Satz erwähnte, dessen Aussagen stützten eher die grammatikalische Auslegungsvariante, gemäss der C._ persönlich die Verpflichtung zur Vornahme der Renovation einging. Die Vorinstanz erwähnte dazu von den verschiedenen Zeugenaussagen des Notars eine Antwort vom 30. März 2009 lediglich als Beispiel. Es ist damit nicht ersichtlich, dass die Vorinstanz weitere vom Beschwerdeführer angeführte Aussagen des Notars, die für einen einheitlichen Kaufvertrag sprechen sollen, willkürlich unberücksichtigt gelassen hätte. Wenn der Beschwerdeführer im Weiteren auf der einen Seite die Glaubwürdigkeit von Notar A._ in Zweifel zieht und auf der anderen Seite trotzdem aus dessen Aussagen herleiten will, dass kein separater Vertrag mit C._ abgeschlossen worden sei, argumentiert er rein appellatorisch. Er stellt damit dem Schluss der Vorinstanz lediglich seine eigene Interpretation der - nach seinen Zitaten wenig klaren und kohärenten - Aussagen von Notar A._ gegenüber, ohne indessen aufzuzeigen, dass die Vorinstanz geradezu in Willkür verfallen wäre, wenn sie zum Schluss kam, die Aussagen des Notars stützten insgesamt die Auslegungsvariante, dass zwei separate Verträge geschlossen wurden. Soweit die entsprechenden Ausführungen in der Beschwerde überhaupt den Anforderungen an die Begründung einer Willkürrüge (Erwägung 6.1) genügen, wird damit jedenfalls keine unhaltbare Beweiswürdigung aufgezeigt.
6.4.3 Da die Lektüre des Vertragstextes zu keinem eindeutigen Resultat führte, würdigte die Vorinstanz schwergewichtig das Verhalten der Beteiligten im Zusammenhang mit und insbesondere nach dem Vertragsabschluss als Indizien für den Inhalt des tatsächlichen Parteiwillens. Sie kam angesichts dieses Verhaltens zum Schluss, dass es dem übereinstimmenden Willen der Beteiligten entsprochen habe, zwei Verträge mit unterschiedlichen Vertragsparteien abzuschliessen.
Der Beschwerdeführer beschränkt sich in seiner Beschwerde im Wesentlichen darauf, dieser Auffassung seine eigene Sicht der Dinge entgegenzuhalten, ohne aufzuzeigen, weshalb der Entscheid der Vorinstanz willkürlich sein soll. Soweit auf seine Rügen überhaupt einzutreten ist, erweisen sie sich als unbegründet:
6.4.3.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz habe die für die Ermittlung des tatsächlichen Parteiwillens der Beschwerdegegnerin zentrale Generalvollmacht und Provisionsbestätigung vom 16. Juni 2004 nicht bzw. offensichtlich unrichtig gewürdigt.
Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers ergeben sich weder aus der Provisionsbestätigung noch aus der Generalvollmacht eindeutige Hinweise darauf, dass die Beschwerdegegnerin C._ mit der Renovation des Hausanteils beauftragt hätte. Aus den beiden Dokumenten ergibt sich einzig, dass die Beschwerdegegnerin C._ einen Auftrag zum Verkauf des Hausanteils erteilte und ihm eine entsprechende Vollmacht einräumte. Die Behauptung, zwischen dem Beschwerdeführer und C._ könne bereits deshalb kein Vertrag betreffend Renovation vorliegen, weil die Renovation schon Gegenstand eines Vertrages zwischen C._ und der Beschwerdegegnerin sei, geht deshalb fehl. Auch aus der in der Provisionsbestätigung enthaltenen Bestimmung, C._ bezahle aus dem Mehrerlös die Umbau- und Renovationskosten und erhalte den allfälligen Restbetrag als Verkaufsprovision, ergibt sich entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers nichts Abweichendes: Diese interne Vereinbarung zwischen der Beschwerdegegnerin und C._ beantwortet die Frage nicht, wer sich gegenüber dem Beschwerdeführer zur Renovation verpflichtete. Die Vorinstanz ist somit nicht in Willkür verfallen, wenn sie auf andere Indizien abstellte, um zu beurteilen, ob gemäss dem Willen der Parteien C._ oder die Beschwerdegegnerin gegenüber dem Beschwerdeführer zur Renovation verpflichtet werden sollte.
6.4.3.2 Erwähnung fand im Urteil der Vorinstanz weiter unter anderem die Unterredung zwischen dem Beschwerdeführer und C._ anlässlich der Vertragsbeurkundung. Die beiden hätten die Ausgestaltung der Wohnung, konkret den Einbau eines Kachelofens, besprochen. Die Frage, ob ein Baubeschrieb in den Vertrag aufgenommen werden solle, hätten sie nach Aussage des Notars mit der Erklärung verneint, dies sei nicht nötig, da sie miteinander klarkämen, "ohne alles schriftlich zu machen". Dieses Vorgehen (mit einem weitgehenden Verzicht auf eine schriftliche Regelung des Inhalts der Renovation) sprach nach Auffassung der Vorinstanz dafür, der Beschwerdeführer und C._ hätten je sich selbst (und nicht die bei der mündlichen Besprechung abwesende Beschwerdegegnerin) verpflichten wollen. Die Kritik des Beschwerdeführers, die Sachverhaltserstellung sei in diesem Punkt unhaltbar, verfängt nicht. Wenn die dargestellte Würdigung durch die Vorinstanz auch nicht zwingend erscheint, so ist sie doch zumindest nachvollziehbar, hätte doch bei einem Handeln von C._ im Namen der Beschwerdegegnerin aus Gründen der Sorgfaltspflicht einiges dafür gesprochen, die vollständige Vereinbarung betreffend Renovation schriftlich festzuhalten. Auch in diesem Punkt vermag der Beschwerdeführer die vorinstanzliche Würdigung nicht als willkürlich auszuweisen.
6.4.3.3 Entscheidende Bedeutung mass die Vorinstanz sodann vor allem dem Verhalten des Beschwerdeführers nach Vertragsabschluss bei. So habe der Beschwerdeführer, als er erkannt habe, dass die Renovation nicht wie vereinbart in Angriff genommen worden sei, zunächst ausschliesslich C._ kontaktiert: Mit Schreiben vom 12. Juni 2004 habe er diesen aufgefordert, "unverzüglich alle Genehmigungen zu besorgen und mit der Sanierung zu beginnen". Etwa einen Monat nach Vertragsschluss habe er dann nach eigenen Angaben bei C._ nachgefragt und von diesem die Auskunft erhalten, die Verzögerung der Baugenehmigung liege bloss an der Sommerpause. Selbst nachdem C._ (ca. Anfang September 2004) jeglichen persönlichen Kontakt zum Beschwerdeführer und dessen Ehefrau abgebrochen habe, seien diese nicht etwa an die Beschwerdegegnerin, sondern an Notar A._ gelangt. Auch im Gesuch um Erlass einer Grundbuchsperre vom 26. November 2004, in dem auch C._ als Gesuchsgegner genannt werde, sei dann ausschliesslich die Rede davon, C._ habe sich vertraglich zu Renovationsarbeiten am Haus verpflichtet und er sei diesen vertraglichen Pflichten nicht nachgekommen. Von einer Verletzung vertraglicher Pflichten durch die Beschwerdegegnerin sei keine Rede. Dieses gesamte, in sich konsequente Verhalten stelle ein sehr starkes Indiz dar für die Annahme, auch der Beschwerdeführer habe den Vertrag in dem Sinn verstanden, dass sich sein Anspruch auf Renovation der Wohnung gegen C._ (und nicht gegen die Beschwerdegegnerin) richte. Noch deutlicher ergebe sich dasselbe schliesslich aus dem Schreiben des Rechtsvertreters des Beschwerdeführers an C._ vom 3. Februar 2005, worin unter anderem festgehalten werde, C._ habe "sich persönlich dazu verpflichtet, sämtliche Renovationsarbeiten [...] innert nützlicher Frist auszuführen", und weiter, der Beschwerdeführer sehe "sich gezwungen, [C._] ab sofort jeglichen Auftrag zu entziehen." Diesem Text - so die Vorinstanz - lasse sich mit aller wünschbarer Klarheit entnehmen, dass der Beschwerdeführer (ebenso wie die Beschwerdegegnerin und der beurkundende Notar) von zwei Vertragsteilen ausgegangen sei, wobei C._ den einen (Verkauf des Grundstücks) für die Beschwerdegegnerin abgeschlossen und sich bezüglich des anderen (Renovationsarbeiten) persönlich verpflichtet habe.
Diese Würdigung der Beweislage durch die Vorinstanz ist nachvollziehbar. Die abweichende Beurteilung des Beschwerdeführers lässt diese jedenfalls nicht als unhaltbar erscheinen, und was er vorbringt, ist zum Nachweis willkürlicher Beweiswürdigung nicht geeignet:
Falls sein ersterwähntes Schreiben - wie er behauptet - in Wirklichkeit nicht vom 12. Juni 2004, sondern vom 12. September 2004 stammen sollte, so ändert dies nichts an der Tatsache, dass der Beschwerdeführer darin C._ (und nicht etwa die Beschwerdegegnerin) aufforderte, mit der Sanierung zu beginnen. Der Beschwerdeführer tut nicht dar, inwiefern sich aus der falschen Datierung, namentlich was die von ihm beanstandete Feststellung angeht, er habe zunächst ausschliesslich C._ kontaktiert, eine andere Beweiswürdigung hätte ergeben müssen. Demgegenüber ist nicht erkennbar, wie das (in der Beschwerde erwähnte) an die Beschwerdegegnerin gerichtete Schreiben des Beschwerdeführers vom 22. September 2005 und das gleichentags gestellte Betreibungsbegehren gegen die Beschwerdegegnerin die von der Vorinstanz erwähnten Indizien widerlegen könnten, erfolgten die entsprechenden Schritte doch erst ein gutes Jahr später als die von der Vorinstanz zu Recht als besonders aufschlussreich berücksichtigten Abläufe im unmittelbaren Anschluss an die Leistungsstörungen. Weiter ist auch der vom Beschwerdeführer in pauschaler Form behauptete telefonische Kontakt seines Rechtsvertreters mit der Beschwerdegegnerin während des Strafverfahrens gegen C._ nicht geeignet, eine abweichende Beweiswürdigung durch die Vorinstanz zu erheischen. Ob schliesslich die Formulierung des Schreibens des beschwerdeführerischen Rechtsvertreters vom 3. Februar 2005 an C._ - wie der Beschwerdeführer vorbringt - mit taktischen Motiven zu erklären ist, kann wohl so oder anders beurteilt werden, womit die vorinstanzliche Würdigung auf keinen Fall unhaltbar ist.
Desgleichen ist der ebenfalls in diesem Zusammenhang erhobene Vorwurf, die Vorinstanz habe seine Ausführungen in der Klageschrift vom 10. Januar 2007 aktenwidrig interpretiert, unbegründet. Es ist nicht willkürlich, wenn die Vorinstanz auf die Randziffern 14, 17 und 24 der Klageschrift verwies, um weiter zu verdeutlichen, dass sich der Beschwerdeführer nach Abschluss des Vertrages jeweils an C._ sowie Notar A._ und nicht an die Beschwerdegegnerin, wendete. Tatsächlich lässt sich Entsprechendes aus den zitierten Stellen in der Klageschrift entnehmen. Der Vorinstanz war es unbenommen, diese Behauptungen in die Beweiswürdigung einfliessen zu lassen.
Schliesslich verfangen auch die Rügen des Beschwerdeführers gegen die Würdigung des Gesuchs um vorsorgliche Massnahmen (Grundbuchsperre) vom 26. November 2004 durch die Vorinstanz nicht. Insbesondere räumt der Beschwerdeführer selber ein, es werde in seinem Gesuch darauf hingewiesen, "dass sich C._ vertraglich zu den Renovationsarbeiten am Haus verpflichtet habe". Weshalb sich diese Aussage auf die vertragliche Verpflichtung von C._ gegenüber der Beschwerdegegnerin (und nicht gegenüber dem Beschwerdeführer) bezogen haben soll, ist nicht nachvollziehbar und findet im Text des Gesuchs keine Stütze, auch in Verbindung mit Art. 3 des Kaufvertrages vom 17. Juni 2004, auf den verwiesen wird. Vielmehr scheint es mangels gegenteiliger Anhaltspunkte im Wortlaut des Massnahmebegehrens naheliegend, dass sich der Beschwerdeführer auf seine eigenen Ansprüche gegenüber C._ berufen wollte.
6.5 Zusammenfassend vermögen die Rügen des Beschwerdeführers, soweit auf sie einzutreten ist, keine willkürliche oder aktenwidrige Sachverhaltsfeststellung durch die Vorinstanz aufzuzeigen. Vielmehr ist der Schluss der Vorinstanz, wonach der Beschwerdeführer und C._ einen separaten Vertrag betreffend die Renovation der Wohnung abschliessen wollten, bundesrechtlich nicht zu beanstanden.
7. Nach dem Ausgeführten wies die Vorinstanz die Klage hinsichtlich des vor ihr noch strittigen Forderungsbetrags von Fr. 157'500.-- bundesrechtskonform mit der Begründung ab, dieser betreffe die Renovation der Wohnung, hinsichtlich derer die Beschwerdegegnerin nicht Vertragspartnerin des Beschwerdeführers gewesen sei. Auf die Eventualbegründung der Vorinstanz, C._ habe die Vertretungsmacht gefehlt, um namens der Beschwerdegegnerin gegenüber dem Beschwerdeführer über den Verkauf des Grundstücks hinausgehende Verpflichtungen einzugehen, und auf die vom Beschwerdeführer dagegen erhobenen Rügen braucht bei diesem Ergebnis nicht eingegangen zu werden.
8. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend wird der Beschwerdeführer kosten- und entschädigungspflichtig (Art. 66 Abs. 1 und Art. 68 Abs. 2 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 5'500.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Der Beschwerdeführer hat die Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 6'500.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Solothurn, Zivilkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 24. Februar 2012
Im Namen der I. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Klett
Der Gerichtsschreiber: Kölz