Faits: A. A.a Y._ SA (ci-après: l'employeuse) a engagé X._ (ci-après: l'employé) en qualité de vendeur pour son magasin lausannois avec effet au 1er juillet 2007. Le contrat de travail prévoyait un salaire mensuel de 3'400 fr. brut payable douze fois l'an ainsi que quatre semaines de vacances annuelles. Au mois d'août 2008, la gérance du magasin a changé. Jusque-là, l'employé était apprécié tant sur le plan professionnel que personnel; il assumait plus de responsabilités que les autres vendeurs. A.b Au cours du second semestre de l'année 2008, la nouvelle gérante a constaté des vols de matériel et d'argent au sein du magasin. Elle a soupçonné l'employé et un autre vendeur, qui ont nié avoir commis ces actes. En juin 2009, l'employé a reçu un avertissement écrit en raison d'arrivées tardives répétées. A.c Le samedi 27 juin 2009, l'employé devait travailler seul avec la gérante jusqu'à 11 heures, heure à laquelle une vendeuse devait arriver. Deux autres vendeurs devaient prendre leur service à 13 heures. En cours de journée, l'employé puis une vendeuse ont constaté l'apparition de petites taches noires sur leurs mains. La gérante a expliqué qu'en raison des vols commis dans le magasin, elle avait appliqué de la poudre sur des billets de 100 fr. déposés comme acomptes par des clients et qui étaient conservés dans des enveloppes jusqu'au retrait de la marchandise réservée; la poudre devait faire apparaître des taches sur les doigts des personnes ayant par hypothèse manipulé l'argent. Le jour même, la gérante a accusé l'employé d'avoir volé un billet de 100 fr. dont elle prétendait avoir constaté la disparition avant 11 heures. L'employé a contesté l'accusation. Après la fermeture du magasin, la gérante a expliqué les événements aux trois autres vendeurs. Le lundi 29 juin 2009, l'employé s'est vu remettre une lettre dans laquelle l'employeuse déclarait résilier le contrat de travail pour le 31 août 2009. La gérante lui a expliqué que cette décision était motivée par le vol du 27 juin 2009. L'employé ayant refusé de contresigner ce document et s'étant opposé au congé, la gérante lui a signifié oralement son licenciement immédiat pour le même motif. L'employé s'y est également opposé. Le même jour, l'employé s'est rendu selon ses propres dires à l'inspection du travail puis chez son médecin généraliste, qui a établi un certificat attestant d'une incapacité de travail complète dès le 29 juin 2009 pour une durée indéterminée. Dès le 1er août 2009, l'employé a été engagé comme vendeur par un autre magasin de sport lausannois pour un salaire mensuel de 4'000 fr. brut. B. B.a Par requête du 28 août 2009 déposée devant le Tribunal des prud'hommes de l'arrondissement de Lausanne, l'employé a conclu au paiement des sommes de 3'400 fr. brut et de 13'600 fr. ainsi qu'à la délivrance d'un certificat de travail. L'employeuse a conclu au rejet de la requête. Par jugement du 22 décembre 2009, le Tribunal des prud'hommes a condamné l'employeuse au paiement de 7'663 fr. 45 brut, sous déduction des cotisations sociales légales et conventionnelles, intérêts en sus (I), ainsi qu'à la délivrance d'un certificat de travail dont le contenu était précisé dans le dispositif (II). En substance, le tribunal a considéré que la résiliation ordinaire avait été valablement signifiée et que le contrat avait pris fin le 31 août 2009 (art. 335c al. 1 CO); l'employeuse devait verser le salaire du mois d'août 2009 (3'650 fr. brut) et payer un solde de 22 jours de vacances (4'013 fr. 45). B.b L'employé a contesté ce jugement devant la Chambre des recours du Tribunal cantonal vaudois, concluant principalement à ce que lui soient allouées une indemnité pour licenciement abusif fixée à dire de justice mais non inférieure à trois mois de salaire, ainsi qu'une indemnité pour résiliation immédiate injustifiée fixée à dire de justice mais non inférieure à trois mois de salaire, les chiffres I et II du dispositif du jugement entrepris étant confirmés. Subsidiairement, il a conclu au paiement de 11'313 fr. 45 brut, sous déduction des cotisations légales et conventionnelles, et d'une indemnité pour licenciement abusif fixée à dire de justice mais non inférieure à trois mois de salaire, le chiffre II du dispositif étant par ailleurs confirmé. L'employeuse a conclu au rejet du recours et, par voie de jonction, à la réforme du chiffre I du dispositif en ce sens qu'elle doit payer 3'648 fr. 55 brut, sous déduction des cotisations sociales légales et conventionnelles, les autres chiffres du jugement étant confirmés pour le surplus. L'employé a conclu au rejet du recours joint. Par arrêt du 27 août 2010, la Chambre des recours a partiellement admis les recours de l'employé et de l'employeuse et réformé le chiffre I du dispositif du jugement en ce sens que l'employeuse doit verser à l'employé un montant brut de 4'013 fr. 45, sous déduction des charges sociales légales et conventionnelles, ainsi qu'un montant net de 3'400 fr., le tout avec intérêts. En bref, la Chambre des recours a considéré que la résiliation immédiate injustifiée avait déployé ses effets dès réception du congé. L'employé avait droit au paiement de ses vacances ainsi qu'à une indemnité fondée sur l'art. 337c al. 3 CO. C. L'employé (ci-après: le recourant) interjette un recours en matière civile auprès du Tribunal fédéral. Il conclut à l'allocation d'une indemnité pour résiliation immédiate sans juste motif d'un montant correspondant à quatre mois de salaire, soit 13'600 fr., l'arrêt étant confirmé pour le surplus. L'employeuse (ci-après: l'intimée) conclut au rejet du recours. L'autorité précédente se réfère à son arrêt. 