Faits: A. A.a En 1984, X._ a été engagé par l'Hôpital Y._ en qualité de médecin-chef en anesthésie et en réanimation. En sus de son activité de médecin-chef, X._ pouvait consacrer 10% de son temps à des activités académiques. Il était en outre membre du conseil de direction du département d'anesthésiologie et assumait la présidence de la commission d'urgence et, à partir de décembre 1995, la présidence du collège des médecins-chefs. X._ était également responsable du matériel lourd et à usage unique, des statistiques, de la facturation et du rapport annuel, et coresponsable de l'enseignement des médecins et infirmières. Le 2 décembre 1998, les parties ont signé un nouveau contrat de travail, qui se distinguait du précédent notamment en ce qui concerne la réglementation de la couverture perte de gain en cas de maladie. A.b Dans le contexte de la démission du Dr A._, médecin-chef anesthésiste, le comité de direction de l'Hôpital a pris la décision, en séance du 12 septembre 1995, de mettre en garde X._ en raison des critiques recueillies quant à ses sautes d'humeur et ses écarts de langage. Le comité a informé oralement X._ des griefs qui lui étaient faits. X._ n'a cependant guère modifié ses habitudes et son naturel s'est encore affirmé au fil du temps. En décembre 2000, la direction a été informée de l'ampleur et de la gravité de la situation, à la lecture du rapport remis le 14 de ce mois par B._, chef du service du personnel. Ce rapport retranscrivait les plaintes des employés à l'endroit de X._. A.c Le 23 décembre 2000, l'employeur a signifié à X._ son congé pour le 30 juin 2001, avec dispense immédiate de travailler. X._ a été en incapacité de travail totale puis partielle du 26 décembre 2000 au 7 octobre 2001. Le 8 janvier 2001, l'employé a contesté la validité du congé. L'Hôpital a versé le salaire de X._ jusqu'au 31 décembre 2001. B. Le 16 novembre 2001, X._ a ouvert action devant le juge du district de ... à l'encontre de l'Association de l'Hôpital Y._. Il concluait à la condamnation de la défenderesse à lui verser la somme de 345'345 fr.30, avec intérêts dès le 3 janvier 2001, à titre de rétribution du travail supplémentaire (210'989 fr.40) et d'indemnité pour licenciement abusif (134'355 fr.90), et demandait à ce que le cas soit dénoncé aux autorités pénales compétentes. La défenderesse a proposé le rejet de la demande, dans la mesure de sa recevabilité. L'instruction close, le dossier a été transmis à l'autorité de jugement. Statuant le 4 septembre 2007, la Cour civile II du Tribunal cantonal valaisan a rejeté la demande. L'autorité cantonale a rejeté les prétentions du demandeur fondées sur 321c CO et considéré que la loi fédérale sur le travail dans l'industrie, l'artisanat et le commerce (LTr; 822.11) ne trouvait pas application. La juridiction cantonale a enfin nié le caractère abusif du licenciement. C. Le demandeur interjette contre ce prononcé un recours en matière civile au Tribunal fédéral. Il conclut à l'admission du recours, à l'annulation du jugement entrepris et au renvoi de la cause au Tribunal cantonal pour nouvelle décision dans le sens des considérants. La défenderesse sollicite le rejet du recours dans la mesure de sa recevabilité. Quant à l'autorité cantonale, elle se réfère aux considérants de son jugement. 