Sachverhalt: A. A._ (Beschwerdeführer) und B._ (Beschwerdegegnerin) lernten sich 1988 kennen und verlobten sich am 25. Dezember 1988. Schon zuvor hatte die Beschwerdegegnerin den in ihrem Eigentum stehenden Landgasthof X._ geführt. Seit dem Jahr 1989 arbeitete der Beschwerdeführer im Landgasthof mit und besorgte gegen Lohn die Büroarbeiten. In dieser Zeit lebten die Parteien im Konkubinat. In den Jahren 1992 bis 1995 wurde der Landgasthof X._ umgebaut. Im Mai 2004 trennten sich die Parteien. In der Folge forderte der Beschwerdeführer von der Beschwerdegegnerin einen Betrag von Fr. 200'000.--. Er habe ihr sukzessive ein Darlehen gewährt, indem er während des Umbaus des Landgasthofs aus seinem Vermögen Handwerkerrechnungen bezahlt habe. Ausserdem habe er auch kleinere, mit dem Betrieb zusammenhängende Rechnungen bezahlt. B. Mit Klageschrift vom 10. Oktober 2006 stellte der Beschwerdeführer beim Kantonsgericht Schaffhausen das Rechtsbegehren, die Beschwerdegegnerin habe ihm Fr. 200'000.-- nebst Zins zu 5 % seit 10. April 2006 zu bezahlen. In der Betreibung Nr. 111._ des Betreibungsamtes Stein sei der Rechtsvorschlag für den in Betreibung gesetzten Betrag aufzuheben. Mit Urteil vom 12. Juni 2007 wies das Kantonsgericht die Klage ab. Dagegen erhob der Beschwerdeführer Berufung an das Obergericht des Kantons Schaffhausen, das die Berufung und die Klage mit Urteil vom 12. Mai 2010 abwies. C. Der Beschwerdeführer beantragt mit Beschwerde in Zivilsachen, das Urteil des Obergerichts aufzuheben. Die Beschwerdegegnerin sei zu verpflichten, dem Beschwerdeführer Fr. 200'000.-- nebst Zins zu 5 % seit 10. April 2006 zu bezahlen und der Rechtsvorschlag der Beschwerdegegnerin in der Betreibung Nr. 111._ des Betreibungsamtes Stein sei für den in Betreibung gesetzten Betrag aufzuheben. Eventualiter sei die Streitsache zur Durchführung eines Beweisverfahrens und zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Die Beschwerdegegnerin beantragt, die Beschwerde vollumfänglich abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Die Vorinstanz verzichtete auf einen Antrag, äusserte aber einige Gegenbemerkungen. 