Faits:
A. Par contrat du 17 avril 2000, X._ (ci-après : le bailleur) a remis à bail à A._ et Y._ des locaux d'une surface de 91 m2, "à l'usage de bureaux exclusivement", situés au 2e étage de l'immeuble sis chemin ... à Genève.
Conclu pour une durée initiale de trois ans, du 1er mai 2000 au 30 avril 2003, le bail était renouvelable ensuite tacitement d'année en année, sous réserve d'une résiliation adressée par écrit six mois à l'avance.
A._ a exercé dans les locaux le métier d'osthéopathe, Y._ celui de physiothérapeute.
Par avenant au contrat de bail du 14 mai 2007 conclu avec le bailleur, Y._ (ci-après : la locataire) est devenue seule titulaire du bail, dès le 1er mai 2007.
Le 21 mai 2007, à la suite du départ de A._, Y._ a conclu un contrat de sous-location avec B._ (ci-après : la sous-locataire), logopédiste. Selon ce contrat, cette dernière avait à disposition, dans les locaux loués par la locataire, un bureau, avec jouissance de la salle d'attente, des toilettes et de la cuisine, pour une période de cinq années, renouvelable automatiquement d'année en année sauf résiliation anticipée de l'une des parties six mois à l'avance, pour un sous-loyer de 1'000 fr. par mois, charges comprises.
Le bailleur a autorisé la sous-location pour la période du 1er avril 2007 au 30 avril 2008.
Selon un avis du bailleur du 6 octobre 2008, un renouvellement du bail principal était prévu pour une période cinq ans, soit jusqu'au 30 avril 2014, renouvelable. Le loyer annuel a été fixé en dernier lieu à 26'400 fr., charges non comprises.
Par lettre adressée le 19 janvier 2011 à la locataire principale, le bailleur a constaté que celle-ci n'était plus, depuis le 1er mai 2008, au bénéfice d'une autorisation de sous-louer les locaux. Il l'a toutefois prolongée jusqu'au 30 avril 2011, indiquant qu'il n'accorderait plus de prolongation, les multiples sous-locations dans l'immeuble constituant désormais un inconvénient majeur pour lui, eu égard aux dimensions de l'ascenseur qui ne permettaient pas d'absorber le nombre croissant d'utilisateurs, locataires et patients.
Faisant suite à la demande de la locataire principale, le bailleur a confirmé sa position de refus par courriers des 1er février et 10 mars 2011.
B. Le 6 avril 2011, la locataire, par requête formée devant la Commission de conciliation en matière de baux et loyers, a conclu à ce qu'il soit constaté qu'elle était en droit de continuer à sous-louer partiellement les locaux.
Suite à l'échec de la conciliation, la locataire a porté sa requête devant le Tribunal des baux et loyers du canton de Genève le 7 juillet 2011.
Par jugement du 23 janvier 2012, le Tribunal des baux et loyers a constaté que la locataire est en droit de sous-louer à B._ un bureau dans les locaux litigieux.
Sur appel du bailleur, la Cour de justice du canton de Genève, Chambre des baux et loyers, par arrêt du 11 juillet 2012, a confirmé le jugement entrepris. En substance, elle a retenu que la locataire n'a pas quitté la chose louée, mais qu'elle y travaille toujours en tant que physiothérapeute, tout en sous-louant une petite partie de ces locaux (un bureau), de sorte qu'aucun motif lié au caractère provisoire de l'institution de la sous-location ne fait obstacle à celle-ci. Elle a en outre jugé qu'aucun inconvénient majeur dû à la sous-location ne pouvait être retenu, le bailleur n'ayant notamment pas établi, même par indices, en quoi la sous-locataire accroîtrait de manière substantielle le nombre de personnes passant par le hall d'entrée et l'ascenseur, ni pourquoi un tel accroissement, fût-il avéré, entraînerait des désagréments pour l'utilisation ou la valeur de l'immeuble et de la chose louée.
C. Le bailleur exerce un recours en matière civile contre l'arrêt cantonal du 11 juillet 2012. Il conclut à son annulation et à sa réforme en ce sens que la locataire soit déboutée de toutes ses conclusions et qu'il lui soit fait interdiction, ainsi qu'à tout tiers, de sous-louer le bureau litigieux.
L'intimée conclut au rejet du recours sous suite de dépens.

Considérant en droit:
1. 1.1 En l'espèce, le bailleur a exigé la cessation de la sous-location à partir du 1er mai 2011. Le droit de la locataire à la sous-location d'un bureau, s'il était constaté, pourrait valoir à tout le moins jusqu'au 30 avril 2014, terme renouvelable du bail principal. Selon les constatations cantonales, le sous-loyer se montait en dernier lieu à 1'200 fr. par mois. Calculée sur une période litigieuse d'au moins 36 mois (mai 2011 à avril 2014), la valeur litigieuse est d'au minimum 43'200 fr. Il n'est donc pas douteux que la valeur litigieuse minimale de 15'000 fr. requise par l'<ref-law> est ici atteinte.
Interjeté par la partie qui a succombé dans ses conclusions et qui a donc qualité pour recourir (<ref-law>) et dirigé contre un arrêt final (<ref-law>) rendu en matière civile (<ref-law>) par une autorité cantonale de dernière instance (<ref-law>), le recours est en principe recevable, puisqu'il a été déposé dans le délai (art. 46 al. 1 let. b, 48 al. 1 et 100 al. 1 LTF) et la forme (<ref-law>) prévus par la loi.
1.2 Le recours peut être interjeté pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Il peut donc également être formé pour violation d'un droit constitutionnel (<ref-ruling> consid. 2.1 p. 247; <ref-ruling> consid. 2.4 p. 313).
Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (<ref-law>). Il n'est limité ni par les arguments soulevés dans le recours, ni par la motivation retenue par l'autorité précédente; il peut admettre un recours pour un autre motif que ceux qui ont été invoqués et il peut rejeter un recours en adoptant une argumentation différente de celle de l'autorité précédente (<ref-ruling> consid. 1.4 p. 317 s.; <ref-ruling> consid. 1.4 et l'arrêt cité). Compte tenu de l'exigence de motivation contenue à l'art. 42 al. 1 et 2 LTF, sous peine d'irrecevabilité (<ref-law>), le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués; il n'est pas tenu de traiter, comme le ferait une autorité de première instance, toutes les questions juridiques qui se posent, lorsque celles-ci ne sont plus discutées devant lui (<ref-ruling> consid. 1.3 p. 584; <ref-ruling> consid. 2.2.1 p. 389; <ref-ruling> consid. 1.4).
Par exception à la règle selon laquelle il applique le droit d'office, le Tribunal fédéral ne peut entrer en matière sur la violation d'un droit constitutionnel ou sur une question relevant du droit cantonal ou intercantonal que si le grief a été invoqué et motivé de manière précise par la partie recourante (<ref-law>).
1.3 Le Tribunal fédéral conduit son raisonnement juridique sur la base des faits établis par l'autorité précédente (<ref-law>). Il ne peut s'en écarter que si les faits ont été établis de façon manifestement inexacte - ce qui correspond à la notion d'arbitraire (<ref-ruling> consid. 4.1.2 p. 62; <ref-ruling> consid. 5.1 p. 356) - ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>).
La partie recourante qui entend s'écarter des constatations de l'autorité précédente doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions d'une exception prévue par l'<ref-law> seraient réalisées, faute de quoi il n'est pas possible de tenir compte d'un état de fait qui diverge de celui contenu dans la décision attaquée (<ref-ruling> consid. 4.1.2 p. 62; <ref-ruling> consid. 1.2 p. 187). Une rectification de l'état de fait ne peut être demandée que si elle est de nature à influer sur le sort de la cause (<ref-law>). Aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente (<ref-law>).
1.4 Le Tribunal fédéral ne peut aller au-delà des conclusions des parties (<ref-law>). Toute conclusion nouvelle est irrecevable (<ref-law>).
En l'espèce, la conclusion du recourant tendant à interdire à l'intimée, ainsi qu'à tout tiers, de sous-louer le bureau litigieux, a été déclarée irrecevable par la Cour de justice sous l'angle de l'<ref-law>. La conclusion, qui modifie l'objet du litige, est également nouvelle devant le Tribunal fédéral et donc irrecevable.
2. Le recourant fait grief à la cour cantonale d'avoir sombré dans l'arbitraire (art. 9 Cst.) en refusant d'auditionner la sous-locataire, seule celle-ci aurait pu confirmer notamment le nombre de ses patients et le rythme auquel elle consulte. Il estime également qu'en l'absence de toute audition, la cour cantonale ne pouvait affirmer que la sous-locataire, logopédiste, consultait dans "un petit cabinet".
On ne voit pas que la cour cantonale ait établi arbitrairement les faits, en particulier en retenant que la sous-locataire ne disposait que d'un petit cabinet. Le recourant ne fournit aucun argument décisif qui pourrait le démontrer. En tout état de cause, la cour cantonale a observé que même à admettre, ainsi que le suggère le bailleur, que ce cabinet était fréquenté par un nombre important de patients, le recourant, qui avait la charge de l'allégation et de la preuve, n'a pas démontré que cet état de fait entraînerait des désagréments importants - par exemple en matière de sécurité - pour l'utilisation ou la valeur de l'immeuble et de la chose louée. Ainsi, même à corriger les constatations cantonales dans le sens voulu par le recourant, l'issue de la cause n'en serait pas différente (cf. <ref-law>).
Dès lors que l'on ne voit pas - à lire les allégués du recourant - quels inconvénients majeurs (art. 262 al. 2 let. c CO) résulteraient pour le bailleur d'une fréquentation intensive de ce local commercial, le refus d'entendre la sous-locataire n'est pas arbitraire (et ne viole pas davantage le droit à la preuve découlant de l'<ref-law>) puisqu'il s'agirait d'établir un fait sans pertinence.
3. 3.1 Le recourant se réfère à la garantie de la propriété contenue à l'art. 26 Cst.
Il ne soutient toutefois pas que la réglementation de la sous-location, ancrée à l'<ref-law>, transgresserait en soi ce droit fondamental. Le contrôle de la constitutionnalité de cette disposition ne pourrait au demeurant pas être entrepris (cf. art. 190 Cst.). Lorsqu'il allègue que la locataire "s'est comportée en propriétaire" et que la cour cantonale ne pouvait admettre qu'un locataire puisse choisir un sous-locataire qui reste "à demeure" dans les locaux, il entend ainsi démontrer que le droit à la sous-location aurait dû être nié en l'espèce. Autrement dit, il reproche à la cour cantonale d'avoir appliqué de façon incorrecte l'<ref-law> in casu, norme en elle-même compatible avec l'art. 26 Cst.
Il faut donc exclusivement se demander si l'<ref-law> a ou non été correctement appliqué et la référence à l'art. 26 Cst. n'est ici d'aucune utilité.
3.2 Invoquant la transgression de l'<ref-law>, le recourant relève que l'intimée n'a jamais soutenu qu'elle entendait réintégrer les locaux sous-loués, de sorte que la sous-location, qui doit rester provisoire, ne saurait être admise.
L'argumentation du recourant tombe à faux.
Selon les constatations cantonales, qui lient le Tribunal fédéral (<ref-law>), l'intimée n'a pas quitté la chose louée puisqu'elle y travaille toujours en tant que physiothérapeute, tout en sous-louant une partie des locaux (un bureau). La sous-location du bureau litigieux a suivi le départ de A._, cotitulaire du bail pendant sept ans.
Il est de jurisprudence qu'un tel cas de figure ne peut être assimilé aux situations dans lesquelles le locataire principal abuse de son droit à la sous-location. Il a en effet été jugé que celle-ci est conçue notamment pour le cas d'un appartement devenu trop grand à la suite, par exemple, du décès ou du départ de l'un de ses occupants et qui est sous-loué à un tiers pour partie seulement (<ref-ruling> consid. 2.2.1 p. 63; arrêt 4A_367/2010 du 4 octobre 2010 consid. 2.1). Le recourant ne critique pas cette jurisprudence et il n'y a pas lieu d'y revenir.
Le moyen tiré de la violation de l'<ref-law> est dès lors mal fondé.
4. Il résulte des considérations qui précèdent que le recours doit être rejeté dans la mesure de sa recevabilité.
Les frais judiciaires et les dépens sont mis à la charge du recourant qui succombe (art. 66 al. 1 et 68 al. 1 et 2 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 2'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le recourant versera à l'intimée 2'500 fr. à titre de dépens.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de justice du canton de Genève, Chambre des baux et loyers.
Lausanne, le 19 décembre 2012
Au nom de la Ire Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Klett
Le Greffier: Piaget