Fatti: A. A.a A.A._ e B._ si sono sposati nel 1977. Dal matrimonio non sono nati figli. Con sentenza 22 novembre 1995, emanata in luogo e vece del Pretore, il Segretario assessore del Distretto di Lugano ha pronunciato la separazione dei coniugi, omologando una convenzione in cui il marito si impegnava a versare alla moglie un contributo alimentare di fr. 1'000.-- mensili indicizzati "il cui ammontare verrà riesaminato al momento del pensionamento della moglie o al più tardi al raggiungimento dell'età pensionistica del marito". Il 21 luglio 1999 B._ ha dichiarato di rinunciare al versamento del contributo alimentare "a condizione di poter usufruire dell'impiego presso la C._ SA". Ella ha lavorato per tale società fino al 5 maggio 2004. Con accordo 17 maggio 2004 il contributo alimentare per la moglie è stato ripristinato "e ciò sino all'età di pensionamento di quest'ultima". Il 10 aprile 2006 la Commissione tutoria regionale 3 ha istituito in favore di A.A._ una curatela volontaria. A.b Il 5 ottobre 2007 B._ ha introdotto davanti al Pretore del Distretto di Lugano un'azione di divorzio, chiedendo un contributo alimentare in capitale di fr. 180'000.-- o, in via subordinata, di fr. 1'000.-- mensili, e la metà della prestazione d'uscita acquisita dal marito durante il matrimonio o, quanto meno, un'adeguata indennità sulla base dell'art. 124 CC. Con sentenza 27 aprile 2009 il Pretore ha pronunciato il divorzio e ha condannato A.A._ a versare all'ex moglie un'indennità adeguata di fr. 12'300.-- sulla base dell'art. 124 CC, oltre ad un contributo alimentare di fr. 1'000.-- mensili fino al 30 aprile 2010, ridotti a fr. 390.-- mensili dopo di allora. B. A.A._ è insorto alla I Camera civile del Tribunale d'appello del Cantone Ticino con un appello 18 maggio 2009 per ottenere che la sentenza pretorile fosse riformata nel senso di negare all'ex moglie sia l'indennità adeguata sia l'erogazione di un contributo alimentare. Con sentenza 5 aprile 2011 la Corte cantonale ha parzialmente accolto l'appello nella misura in cui non era divenuto privo d'oggetto, riformando il giudizio di prima istanza nel senso che l'importo di fr. 12'300.-- a titolo di indennità adeguata giusta l'art. 124 CC è compensabile fino a concorrenza di fr. 6'100.--. Per il resto, la Corte cantonale ha confermato la sentenza pretorile. C. Con ricorso in materia civile 26 maggio 2011 A.A._ insorge al Tribunale federale chiedendo che la sentenza del Tribunale d'appello sia riformata nel senso che non si faccia luogo all'assegnazione di contributi di mantenimento a partire dal 1° maggio 2008 e che l'importo di fr. 12'300.-- a titolo di indennità adeguata giusta l'art. 124 CC sia compensabile fino a concorrenza di fr. 10'000.--. Egli chiede inoltre di porre a carico dell'ex moglie nella misura di 9/10 le spese e le ripetibili di prima e seconda istanza. Il ricorrente lamenta, in sostanza, un arbitrario accertamento dei fatti nonché la violazione degli art. 8 e 125 CC. Invitate ad esprimersi sul ricorso, la Corte cantonale ha rinunciato a formulare osservazioni, mentre l'opponente non si è espressa entro il termine impartitole. 