Sachverhalt:
A. Der 1956 geborene H._ war seit seiner Einreise in die Schweiz im Jahre 1983 als Hilfsmaurer bei der Firma Z._ AG tätig. Am 31. August 2007 erlitt er einen Arbeitsunfall, als ein gefüllter Betonkübel auf seine Beine fiel. Er zog sich dabei Oberschenkelfrakturen beidseits und multiple Weichteilquetschverletzungen zu. Die Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA) erbrachte Leistungen und sprach H._ mit Verfügung vom 5. Februar 2010 ab 1. Mai 2010 eine Rente bei einem Invaliditätsgrad von 22 % zu. Im anschliessenden Einspracheverfahren anerkannte die SUVA vergleichsweise einen Invaliditätsgrad von 31 %.
Am 20. Juni 2008 meldete sich H._ bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Diese holte nebst den Akten der SUVA verschiedene Arztberichte ein und liess den Versicherten beim medizinischen Abklärungsinstitut X._ polydisziplinär begutachten (Expertise vom 22. November 2010). Mit Verfügung vom 5. Oktober 2011 sprach die IV-Stelle des Kantons Thurgau H._ eine vom 1. August 2008 bis 31. August 2009 befristete ganze Invalidenrente zu.
B. Die gegen die Befristung dieser Invalidenrente erhobene Beschwerde des H._ wies das Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau mit Entscheid vom 8. Februar 2012 ab.
C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten lässt H._ beantragen, der angefochtene Gerichtsentscheid und die Verfügung vom 5. Oktober 2011 seien insoweit aufzuheben, als damit der Rentenanspruch per 31. August 2009 befristet worden sei. Die Beschwerdegegnerin habe ihm auch darüber hinaus eine Invalidenrente basierend auf einem Invaliditätsgrad von mindestens 60 % auszurichten. Eventuell sei die Sache zur Durchführung weiterer medizinischer Abklärungen an die IV-Stelle zurückzuweisen.
Es wurden keine Stellungnahmen eingeholt.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>), und kann deren Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (<ref-law>).
1.2 Mit Blick auf diese Kognitionsregelung ist aufgrund der Vorbringen in der Beschwerde an das Bundesgericht zu prüfen, ob der angefochtene kantonale Gerichtsentscheid in der Anwendung der massgeblichen materiell- und beweisrechtlichen Grundlagen (u.a.) Bundesrecht, Völkerrecht oder kantonale verfassungsmässige Rechte verletzt (Art. 95 lit. a-c BGG), einschliesslich einer allfälligen rechtsfehlerhaften Tatsachenfeststellung (Art. 97 Abs. 1, <ref-law>). Hingegen hat unter der Herrschaft des BGG eine freie Überprüfung des vorinstanzlichen Entscheids in tatsächlicher Hinsicht zu unterbleiben.
2. Streitig und zu prüfen ist, ob der Versicherte ab 1. September 2009 weiterhin Anspruch auf eine Rente der Invalidenversicherung hat.
Das kantonale Gericht hat die für die Beurteilung der Streitsache massgeblichen Bestimmungen und Grundsätze zutreffend dargelegt. Das betrifft namentlich den Invaliditätsbegriff (<ref-law> in Verbindung mit <ref-law>), den nach dem Grad der Invalidität abgestuften Anspruch auf eine Invalidenrente (<ref-law>), die Bestimmung des Invaliditätsgrades bei Erwerbstätigen mittels Einkommensvergleich (<ref-law>), die - auch bei Zusprechung einer befristeten Rente anzuwendende - Regelung der revisionsweisen Erhöhung, Herabsetzung oder Aufhebung einer Invalidenrente bei erheblicher Änderung des Invaliditätsgrades (<ref-law>; <ref-ruling> E. 3 S. 132 f.; <ref-ruling>) sowie die Anforderungen an beweiswertige ärztliche Berichte und Gutachten (<ref-ruling> E. 4.4 S. 470; <ref-ruling> E. 5.1 S. 232).
3. 3.1 Gestützt auf das Gutachten des medizinischen Abklärungsinstituts X._ vom 22. November 2010 stellte das kantonale Gericht fest, für den Beschwerdeführer bestehe in einer leichten, überwiegend sitzenden Tätigkeit mit der Möglichkeit, je nach Bedarf aufzustehen und herumzugehen - ohne ausschliessliche Steh- und Gehbelastung und ohne häufige Tätigkeiten in kniender oder hockender Haltung sowie weder auf Leitern noch auf Gerüsten - eine volle Arbeitsfähigkeit. Unzutreffend sei die Kritik des Beschwerdeführers, im Gutachten des medizinischen Abklärungsinstituts X._ würden die Berichte der behandelnden Ärzte Dres. med. K._, A._ und V._ nicht berücksichtigt. Vielmehr bestehe für das Gericht kein Anlass, der nachvollziehbaren Begründung der Gutachter des medizinischen Abklärungsinstituts X._ betreffend Beginn und Verlauf der Arbeitsunfähigkeit nicht zu folgen.
3.2 Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung des Untersuchungsgrundsatzes und eine willkürliche Beweiswürdigung durch die Vorinstanz (<ref-law>). Es sei nicht nachvollziehbar, warum bis Ende Mai 2009 eine volle Arbeitsunfähigkeit in jeder Tätigkeit bestanden habe und ab 1. Juni 2009 eine volle Arbeitsfähigkeit in einer angepassten Arbeit attestiert werde. Der rechtserhebliche Sachverhalt sei in somatischer Hinsicht unvollständig abgeklärt. Insbesondere gehe es nicht an, einfach auf das Gutachten des medizinischen Abklärungsinstituts X._ abzustellen und die divergierenden Berichte und Atteste über die zumutbare Arbeitsfähigkeit der behandelnden Ärzte ohne weitere Abklärungen als nicht zutreffend zu beurteilen.
4. Die Vorinstanz hat in pflichtgemässer Würdigung der medizinischen Akten eingehend und nachvollziehbar begründet, weshalb sie der Beurteilung der Gutachter am medizinischen Abklärungsinstitut X._ vollen Beweiswert zuerkannte, hingegen derjenigen der behandelnden Psychiaterin Dr. med. V._ nicht gefolgt ist. Von einer willkürlichen Beweiswürdigung im angefochtenen Entscheid kann nicht gesprochen werden. Willkür setzt voraus, dass der Entscheid offensichtlich unhaltbar ist, zur tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht oder auf einem offenkundigen Fehler beruht; es genügt nicht, dass eine andere Lösung ebenfalls vertretbar erscheint oder gar vorzuziehen wäre (<ref-ruling> E. 2b S. 56).
4.1 Das kantonale Gericht hat insbesondere zutreffend erwogen, dass die Beurteilung der behandelnden Psychiaterin vom 20. Februar 2010 im Wesentlichen auf der subjektiven Schilderung des Beschwerdeführers beruht. Das ergibt sich auch aus der Wortwahl im genannten Bericht der Dr. med. V._. Unter dem Titel "ärztlicher Befund, Psychostatus" werden vorwiegend die Angaben des Patienten wiedergegeben, ohne diese aus medizinischer Sicht zu reflektieren oder einzuordnen. Die Psychiaterin fasst zusammen, dass es sich bei der Erkrankung um unfallbedingte körperliche Leiden und den daraus resultierenden psychischen Störungen im Sinne einer posttraumatischen Belastungsstörung handelt. Die psychiatrische Behandlung habe stützenden Charakter und soll dem Patienten helfen, seine unfallbedingten körperlichen Einschränkungen adäquat anzunehmen und zu optimieren. Dass der Patient aus physischer Sicht nicht auf die Gehhilfen angewiesen ist und die körperlichen Unfallfolgen weniger schwerwiegend sind, als sie der Beschwerdeführer schildert, findet im Bericht keinen Eingang.
Demgegenüber wird im Gutachten des medizinischen Abklärungsinstituts X._ berichtet, der Beschwerdeführer sei in der Lage gewesen, seine Konzentration und Aufmerksamkeit ohne Ermüdungszeichen über die ganze Untersuchungslänge hinweg aufrecht zu erhalten. Psychomotorisch habe er sich weder agitiert noch gehemmt präsentiert. Ebenso werde im rheumatologischen Teil darauf hingewiesen, dass er die Treppe in den zweiten Stock zum Untersuchungszimmer sowohl nach oben als auch nach unten im Wechselschritt gut habe bewältigen können, was sich nur schwer mit den von ihm selbst geschilderten Beschwerden vereinbaren lasse.
Die Diagnose einer posttraumatischen Belastungsstörung könne nicht gestellt werden.
Zwar macht der Beschwerdeführer zu Recht geltend, die Gutachter des medizinischen Abklärungsinstituts X._ würden nicht näher ausführen, weshalb sie von der von Dr. med. V._ erhobenen Diagnose abweichen. Es ist indessen darauf hinzuweisen, dass eine posttraumatische Belastungsstörung als auslösenden Faktor ein traumatisierendes Ereignis von aussergewöhnlicher Schwere (Urteil 9C_865/2009 vom 3. Dezember 2009 E. 3.2 mit Hinweisen) verlangt, etwa die Verwicklung in kriegerische Ereignisse mit dem Erleben unmittelbar drohender Todesgefahr sowie existenzbedrohende Lager- und Foltererlebnisse. Nach der Umschreibung (ICD-10 F43.1) entsteht die posttraumatische Belastungsstörung als eine Reaktion auf ein belastendes Ereignis oder eine Situation mit aussergewöhnlicher Bedrohung oder katastrophenartigem Ausmass, die bei fast jedem eine tiefe Verzweiflung hervorrufen würde (Urteil 9C_665/2010 vom 25. November 2010 E. 4.4). Zwar ist dem Unfall vom 31. August 2007 eine gewisse Eindrücklichkeit nicht abzusprechen; von einem Ereignis aussergewöhnlicher Schwere ist er jedoch weit entfernt.
4.2 Aus rheumatologischer Sicht besteht hinsichtlich der Befunde des behandelnden Arztes Dr. med. K._, Klinik für Orthopädie und Traumatologie am Spital Y._, und dem entsprechenden Teilgutachten des medizinischen Abklärungsinstituts X._ keine Differenz. Richtigerweise hat die Vorinstanz aber darauf hingewiesen, dass Dr. med. K._ die von ihm trotz der gut durchgebauten Frakturen attestierte 100%ige Arbeitsunfähigkeit für jede Tätigkeit in keinem seiner Arztberichte erklärt oder begründet. Es ist auch nicht ersichtlich, warum eine vorwiegend sitzende leichte Arbeit nicht sollte durchgeführt werden können. Die Vorbringen des Beschwerdeführers, soweit sie nicht als letztinstanzlich unzulässige appellatorische Kritik an der vorinstanzlichen Beweiswürdigung unbeachtlich sind, ändern daran nichts.
4.3 Nach dem Gesagten vermögen die vorbringen in der Beschwerde die Schlüssigkeit des Administrativgutachtens nicht in Frage zu stellen. Das gilt auch hinsichtlich des Verlaufs der Arbeitsunfähigkeit. Das kantonale Gericht hat für das Bundesgericht verbindlich festgestellt, es bestehe kein Anlass, der auch diesbezüglich nachvollziehbaren Begründung der Gutachter des medizinischen Abklärungsinstituts X._ nicht zu folgen. Unter diesen Umständen ist der Verzicht der Vorinstanz auf weitere Abklärungen als Ergebnis pflichtgemässer antizipierter Beweiswürdigung von Bundesrechts wegen nicht zu beanstanden und der Vorwurf der Verletzung des Untersuchungsgrundsatzes somit unbegründet (vgl. SVR 2009 EL Nr. 7 S. 19, 9C_724/2009 E. 3.2.3.1).
Der von der Vorinstanz vorgenommene Einkommensvergleich wird vom Beschwerdeführer nicht beanstandet und gibt daher keinen Grund zu Weiterungen. Es bleibt damit bei der Verneinung eines Rentenanspruchs ab September 2009.
5. Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend werden die Gerichtskosten dem Beschwerdeführer als unterliegender Partei auferlegt (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 14. August 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Schüpfer