Faits:
A. B._ et C._ (ci-après: les époux B._) sont copropriétaires de la parcelle 2'533 de la commune de Vandoeuvres, à l'adresse 46 chemin de la Seymaz. Ce terrain, bordé au sud par la Seymaz, est en cinquième zone de construction. Une villa contiguë (bâtiment n° 1'696) ainsi qu'un garage y sont édifiés.
La parcelle voisine 2'534, à l'est, est propriété de A._. Une villa contiguë à celle des époux B._ (bâtiment n° 1'698) y est construite.
A l'ouest se trouve la parcelle 1'816, copropriété des époux D._, sur laquelle est édifiée une villa individuelle.
B. Le 4 novembre 2009, A._ a écrit à l'Office cantonal des autorisations de construire (ci-après: l'OAC). Des travaux étaient en cours sur la parcelle des époux B._, impliquant la pose de nouvelles fondations, la construction de murs ainsi que des mouvements de terre.
Le même jour, un inspecteur a effectué un contrôle sur place. Un mur et une dalle étaient en construction, le premier visant à niveler le terrain et la seconde à créer un jacuzzi. Aucune demande d'ouverture de chantier n'avait été délivrée.
Le 11 novembre 2009, l'OAC a ordonné aux époux B._ d'arrêter le chantier et leur a imparti un délai de dix jours pour présenter leurs observations. Cette décision est devenue définitive et exécutoire.
Le 25 novembre 2009, A._ s'est à nouveau adressé à l'OAC. Les travaux avaient été régulièrement menés depuis le 4 novembre 2011. Le 30 novembre 2009, l'OAC a informé l'intéressé des mesures qui avaient été prises. Le même jour, cet office s'est adressé à B._; un délai de trente jours lui était imparti pour requérir une autorisation de construire relative aux travaux réalisés.
Le 9 décembre 2009, A._ a informé l'OAC que les travaux continuaient et que l'ordre d'arrêt de chantier n'était manifestement pas respecté. D'autres constructions avaient été érigées de manière illégale.
C. B._ ayant déposé une requête en autorisation de construire, l'OAC lui a notifié, le 20 janvier 2010, un "refus d'entrée". Les aménagements du terrain et les murets prévus ne respectaient pas la législation sur les constructions et le dossier était incomplet.
Le 9 avril 2010, les époux B._ ont déposé à l'OAC une demande d'autorisation en procédure accélérée visant à construire un jacuzzi et à effectuer des aménagements extérieurs.
Au cours de l'instruction de la requête, les préavis favorables du service de l'énergie, de la commune et de la direction générale de l'aménagement du territoire ont notamment été réunis.
Par décision du 23 juin 2010, le Département cantonal des constructions et des technologies de l'information (ci-après: le DCTI) a délivré l'autorisation sollicitée. Parallèlement à l'autorisation de construire, le DCTI a infligé à B._ une amende de 3'000 fr., par décision du 18 juin 2010. A la suite d'un courrier de l'intéressé, le DCTI a accepté de réduire le montant de l'amende à 1'000 fr.
D. A._ a recouru contre l'autorisation de construire précitée auprès de la commission cantonale de recours en matière administrative (ci-après: la commission de recours). Après avoir entendu les parties en audience de comparution personnelle, la commission de recours a rejeté le recours dans la mesure où il était recevable, par décision datée du 21 octobre 2010 et notifiée le 30 novembre 2010.
Par arrêt du 12 avril 2011, la Cour de justice du canton de Genève, Chambre administrative (ci-après: la Cour de justice) a partiellement admis le recours de A._ contre la décision précitée, dans la mesure où il était recevable. Elle a annulé l'autorisation de construire litigieuse en ce qu'elle autorisait l'édification d'un mur de soutènement à moins de 30 mètres de la rivière "la Seymaz". Elle l'a confirmée et rejeté le recours au surplus.
E. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt cantonal du 12 avril 2011 et d'ordonner la démolition des constructions réalisées, ainsi que la remise en état du terrain. Il se plaint en substance d'une violation des principes de l'égalité de traitement et de l'interdiction de l'arbitraire, d'une violation de la garantie de la propriété et de son droit d'être entendu ainsi que d'une mauvaise application du droit fédéral relatif à la protection des eaux.
La Cour de justice s'en rapporte à justice quant à la recevabilité du recours et persiste dans les considérants et le dispositif de son arrêt. Les intimés concluent à l'irrecevabilité du recours, subsidiairement à son rejet dans la mesure où il est recevable et à la confirmation de l'arrêt attaqué. Le DCTI conclut au rejet du recours, en tant qu'il est recevable, et se réfère pour le surplus à l'arrêt attaqué. Le recourant a répliqué le 5 septembre 2011; il souligne que rien n'a été entrepris pour la destruction de la partie du mur dont l'autorisation a été annulée par la cour cantonale.

Considérant en droit:
1. Dirigé contre une décision prise en dernière instance cantonale dans le domaine du droit public de l'aménagement du territoire et des constructions, le recours est en principe recevable comme recours en matière de droit public conformément aux <ref-law>, aucune des exceptions prévues à l'<ref-law> n'étant réalisée.
Le recourant a pris part à la procédure devant l'autorité précédente. Il est particulièrement touché par l'arrêt attaqué qui autorise la construction du jacuzzi litigieux, sis sur la parcelle voisine, et qui entraînerait, selon lui, certaines restrictions à ses droits de propriété (cf. <ref-ruling> consid. 1.3.3 p. 253 s.). Il dispose ainsi de la qualité pour recourir en vertu de l'<ref-law>.
2. 2.1 Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (<ref-law>), sous réserve de l'<ref-law>. Il n'est ainsi lié ni par les arguments soulevés dans le recours ni par la motivation retenue par l'autorité précédente. Toutefois, eu égard à l'exigence de motivation contenue à l'art. 42 al. 1 et 2 LTF (cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 351 s.; <ref-ruling> consid. 6.3 p. 120 s.), il n'examine en principe que les griefs invoqués pour autant que les vices juridiques ne soient pas manifestes; 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.
Si le recourant se plaint de la violation de droits fondamentaux ou de dispositions de droit cantonal, il doit, comme sous l'empire de l'art. 90 al. 1 let. b OJ, satisfaire au principe d'allégation (Rügeprinzip): il doit indiquer précisément quelle disposition constitutionnelle ou légale a été violée et démontrer par une argumentation précise en quoi consiste la violation. Le Tribunal fédéral n'examine en effet de tels griefs que s'ils ont été invoqués et motivés (<ref-law>), c'est-à-dire s'ils ont été expressément soulevés et exposés de façon claire et détaillée (cf. <ref-ruling> consid. 3.2 p. 88; <ref-ruling> consid. 1.4 p. 287). Ainsi, si le recourant se plaint d'arbitraire (art. 9 Cst.), il ne peut se contenter de critiquer la décision attaquée comme il le ferait en instance d'appel, où la juridiction supérieure jouit d'une libre cognition; en particulier, il ne saurait se limiter à opposer son opinion à celle de l'autorité cantonale, mais il doit démontrer par une argumentation précise que cette décision se fonde sur une application de la loi ou une appréciation des preuves manifestement insoutenables (cf. <ref-ruling> consid. 2.1 p. 120). Le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur les critiques de nature appellatoire (cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 261 s.).
2.2 Par ailleurs, le Tribunal fédéral fonde en principe son raisonnement juridique sur les faits retenus par l'autorité précédente (cf. <ref-law>). Le recourant ne peut critiquer les constatations de fait que si ceux-ci ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit (<ref-law>).
Dans une partie intitulée "en fait", le recourant présente sa propre version des faits, y apporte des commentaires personnels et ajoute des détails qui ne ressortent pas de l'arrêt attaqué. Il n'expose toutefois pas précisément, dans un grief indépendant, quels sont les éléments qui auraient été, selon lui, constatés de manière manifestement inexacte ou en violation du droit par l'autorité intimée. En outre, il apparaît qu'il critique moins les faits tels qu'ils ont été établis par la Cour de justice que leur appréciation juridique. Il s'agit donc d'une question de droit qui sera, le cas échéant, examinée avec le fond. Dans ces conditions, le Tribunal fédéral est lié par les faits retenus dans l'arrêt attaqué, conformément à l'<ref-law>.
3. Dans un grief d'ordre formel qu'il convient d'examiner en premier lieu, le recourant se plaint d'une violation de son droit d'être entendu. Il reproche à la Cour de justice de n'avoir pas procédé à des enquêtes relatives à la date de la décision de la commission de recours et à la continuation des travaux litigieux ainsi que de n'avoir pas publié son arrêt.
Comme l'intéressé n'invoque pas la violation d'une disposition de droit cantonal à l'appui de son grief, celui-ci doit être examiné exclusivement à la lumière des principes déduits directement de l'art. 29 al. 2 Cst. (cf. <ref-ruling> consid. 2a p. 16 et les arrêts cités; <ref-ruling> consid. 3a p. 259).
3.1 Le droit d'être entendu garanti à l'art. 29 al. 2 Cst. comprend notamment le droit pour l'intéressé de prendre connaissance du dossier, de s'exprimer sur les éléments pertinents avant qu'une décision ne soit prise touchant sa situation juridique, de produire des preuves pertinentes, d'obtenir qu'il soit donné suite à ses offres de preuves pertinentes, de participer à l'administration des preuves essentielles ou à tout le moins de s'exprimer sur son résultat, lorsque cela est de nature à influer sur la décision à rendre (<ref-ruling> consid. 2.2 p. 504 s.; <ref-ruling> consid. 2b p. 56; <ref-ruling> consid. 2a/aa p. 16 et les arrêts cités).
L'autorité de décision peut donc se livrer à une appréciation anticipée de la pertinence du fait à prouver et de l'utilité du moyen de preuve offert et, sur cette base, refuser de l'administrer. Ce refus ne viole le droit d'être entendu que si l'appréciation à laquelle elle a ainsi procédé est entachée d'arbitraire (<ref-ruling> consid. 3 p. 157 et les arrêts cités). Le Tribunal fédéral n'entre dès lors en matière que si cette appréciation se révèle insoutenable, en contradiction manifeste avec la situation effective, ou si elle a été adoptée sans motifs objectifs et en violation d'un droit certain, ce qu'il appartient au recourant de démontrer par une argumentation qui réponde aux exigences des art. 42 al. 2 et 106 al. 2 LTF (cf. consid. 2.1 ci-dessus).
3.2 S'agissant des enquêtes relatives à la continuation du chantier, la Cour de justice a considéré qu'elle disposait d'un dossier complet et que les parties avaient eu l'occasion de s'exprimer par écrit. Elle était à même de statuer et les auditions sollicitées n'étaient pas susceptibles, par une appréciation anticipée des preuves, de modifier la solution du litige. L'ensemble des documents concernant le litige avaient au surplus été produits par l'OAC. Le recourant ne fait pas valoir que le raisonnement précité serait insoutenable ou en contradiction manifeste avec la situation effective. Il se contente de formuler des critiques de nature purement appellatoire, lesquelles ne suffisent pas à démontrer que l'appréciation à laquelle a procédé la Cour de justice serait arbitraire, ce qui n'est au demeurant pas le cas. Les juges cantonaux pouvaient donc, sans violer le droit d'être entendu du recourant, refuser de procéder aux actes sollicités.
Le recourant requérait également des enquêtes sur la date de la décision de la commission de recours (21 octobre 2010); il souhaitait en particulier élucider si un délibéré avec les trois juges était intervenu après la réception de ses observations du 15 novembre 2010. La Cour de justice a relevé que le jugement de la commission de recours mentionnait, dans le quatorzième considérant de la partie "en fait", les déterminations du recourant du 15 novembre 2010. Cet élément démontrait que la date figurant sur ce document était erronée. Il s'agissait manifestement d'une erreur de plume que la commission pouvait corriger en tout temps. Au surplus, les conclusions qu'en tirait le recourant n'étaient que des suppositions sans pertinence. Comme ci-dessus, le recourant ne fait pas valoir que le raisonnement précité serait insoutenable ou en contraction manifeste avec la situation effective. Il apparaît de toute façon que l'appréciation à laquelle a procédé la Cour de justice n'est manifestement pas arbitraire. Le grief de l'intéressé intitulé "arbitraire de la décision" (p. 19 de son mémoire de recours) n'a pas de portée propre à cet égard; il se contente en effet d'y exposer l'hypothèse selon laquelle il serait possible que le jugement n'ait pas été rendu à la suite d'une délibération des trois magistrats constituant la commission de recours. Il présente ainsi son interprétation des faits sans toutefois tenter d'établir en quoi la solution retenue par les juges cantonaux serait insoutenable. Il apparaît dès lors que les juges cantonaux ne sont donc pas tombés dans l'arbitraire et n'ont pas violé le droit d'être entendu du recourant en renonçant à instruire sur cette question.
Enfin, comme l'art. 29 al. 2 Cst. ne comprend pas un droit à la publication des jugements, c'est en vain que le recourant se plaint ici du fait que la Cour de justice n'aurait pas publié l'arrêt attaqué, comme il l'avait demandé.
4. Dans ses conclusions, le recourant demande au Tribunal fédéral d'ordonner la publication de l'arrêt à intervenir, ce à trois reprises dans un "quotidien de son choix" et aux frais des intimés.
En vertu de l'<ref-law>, le Tribunal fédéral informe le public sur sa jurisprudence (al. 1). Il règle les principes de l'information dans un règlement (al. 3). Alors que les arrêts de principe sont publiés au recueil officiel et que tous les arrêts finaux et partiels sont publiés sur internet (art. 58 et 59 al. 1 let. a et b du règlement du 20 novembre 2006 du Tribunal fédéral [RTF; RS 173.110.131]), dans le but de garantir le principe d'une jurisprudence transparente (cf. <ref-ruling> consid. 8.2 p. 108), il n'existe toutefois pas de droit pour les parties à ce qu'un arrêt soit publié au recueil officiel ou encore moins dans un "quotidien de leur choix". Dans ces conditions, il n'y a pas lieu de donner suite à la conclusion susmentionnée du recourant.
5. Le recourant se plaint d'une "violation de l'égalité". Il invoque les art. 8 et 35 Cst.
5.1 Une décision viole le droit à l'égalité de traitement garanti à l'art. 8 Cst. lorsqu'elle établit des distinctions juridiques qui ne se justifient par aucun motif raisonnable au regard de la situation de fait à réglementer ou lorsqu'elle omet de faire des distinctions qui s'imposent au vu des circonstances (<ref-ruling> consid. 3.4.2 p. 114; <ref-ruling> consid. 5.1 p. 125 et les arrêts cités).
L'art. 35 al. 1 Cst. prévoit que les droits fondamentaux doivent être réalisés dans l'ensemble de l'ordre juridique.
5.2 En l'espèce, le recourant soutient en substance que le principe de l'égalité devant la loi a été violé, l'Etat ayant laissé édifier les constructions litigieuses uniquement au vu du statut politique de l'intimé et de sa fonction de directeur d'un établissement public. Il ne fait toutefois pas valoir, et démontre encore moins, que d'autres administrés auraient bénéficié, dans des cas similaires, de traitements moins favorables. Par ailleurs, ses considérations relatives au montant de l'amende infligée aux intimés n'ont pas à être prises en considération car elles sortent du cadre du litige. Dans ces conditions, la motivation de son grief ne répond manifestement pas aux exigences de l'<ref-law> (cf. consid. 2.1 ci-dessus), ce qui le rend irrecevable.
6. Le recourant estime que les juges cantonaux ont fait une mauvaise application de l'art. 71 de la loi cantonale du 14 avril 1988 sur les constructions et les installations diverses (ci-après: la LCI).
Cette disposition a la teneur suivante:
1 Lorsque les distances aux limites de propriétés et les distances entre constructions ne sont assurées que par un accord entre propriétaires voisins, sans modification des limites de leurs parcelles, cet accord doit faire l'objet d'une servitude inscrite au registre foncier.
2 L'autorisation de construire est subordonnée à la remise d'un extrait du registre foncier attestant que cette inscription a été opérée.
3 Le règlement d'application fixe les termes dans lesquels la servitude doit être établie.
La Cour de justice a rappelé que, d'après la jurisprudence concernant la qualité pour recourir des voisins, seuls ceux dont les intérêts sont lésés de façon directe et spéciale possèdent l'intérêt particulier requis. En l'occurrence, dès lors que la question des servitudes de distance concernait exclusivement les époux D._, le recourant n'était pas lésé directement et spécialement.
Il résulte des faits retenus dans l'arrêt attaqué et non contestés par le recourant (cf. consid. 2.2 ci-dessus), que le jacuzzi litigieux a été édifié à la limite de la parcelle des époux D._, à savoir à l'opposé de celle du recourant. Celui-ci n'explique pas pourquoi il serait dès lors concerné par la prétendue mauvaise application de l'art. 71 LCI, ni en quoi la motivation précitée de la Cour de justice serait arbitraire, ce qui n'apparaît au demeurant pas être le cas. Partant, son grief doit être écarté.
7. Le recourant invoque la garantie de la propriété pour se plaindre qu'il n'existe aucune servitude grevant sa parcelle qui pourrait autoriser l'évacuation des eaux à travers son bien-fonds. Il devra par ailleurs supporter des nuisances supplémentaires du fait de la construction litigieuse. Il est douteux que la motivation du recours sur ce point réponde aux réquisits de l'<ref-law>. Quoi qu'il en soit, le grief est mal fondé et doit être rejeté.
S'agissant de la servitude, la Cour de justice a relevé à bon droit que le grief ressortait du droit civil et échappait de ce fait à sa cognition. Le recourant ne remet pas en cause cette répartition des compétences. Il n'y a donc pas lieu d'entrer en matière sur les considérations toutes générales qu'il développe à propos de la procédure suivie par le DCTC pour délivrer les autorisations de construire.
Quant aux "nuisances nouvelles et effectives" qu'il aurait à subir, les juges cantonaux ont considéré que rien dans le dossier n'indiquait que l'exploitation du jacuzzi serait la cause d'atteintes nuisibles ou incommodantes. Le recourant ne discute pas ce point et ne prétend pas que l'autorisation litigieuse consacrerait une violation de la législation sur les constructions ou en matière de protection de l'environnement. Il allègue dès lors en vain une restriction à son droit de propriété.
8. Dans un dernier grief, le recourant soutient que le maintien de la construction illicite serait contraire à la protection comme à la "renaturation" des cours d'eaux, objectif central de la loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (RS 814.20; LEaux).
Les juges cantonaux ont annulé l'autorisation de construire litigieuse en ce qu'elle autorisait l'édification d'un mur de soutènement à moins de 30 mètres de la rivière "La Seymaz", considérant que cette construction ne respectait pas les distances prévues par la LEaux. Ils ont au demeurant relevé qu'il appartiendra à l'autorité intimée, soit au DCTI, d'ordonner les mesures nécessaires en ce qui concerne la partie du mur dont l'édification n'est pas autorisable, ainsi que les éventuelles autres constructions ou installations qui auraient été édifiées sans autorisation. Il apparaît dès lors que le recourant a obtenu gain de cause sur ce point. Ses griefs relatifs à l'ordre de démolition devront être soulevés contre la décision prise par le DCTI à ce sujet. Le recours doit donc également être rejeté sous cet angle.
9. Il résulte de ce qui précède que le recours, entièrement mal fondé, doit être rejeté dans la mesure où il est recevable, aux frais du recourant qui succombe (art. 65 et 66 al. 1 LTF). En vertu de l'<ref-law>, celui-ci versera en outre une indemnité de dépens aux intimés qui obtiennent gain de cause avec l'assistance d'un avocat (art. 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, fixés à 3'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Une indemnité de 2'000 fr. est allouée aux intimés à titre de dépens, à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Département des constructions et des technologies de l'information et à la Cour de justice du canton de Genève, Chambre administrative, 1ère section.
Lausanne, le 17 octobre 2011
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Fonjallaz
La Greffière: Mabillard