Sachverhalt: A. Der 1960 geborene H._ meldete sich am 7. Dezember 2001 zufolge einer unfallbedingten Schulterverletzung bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Nach der Umschulung zum technischen Kaufmann verneinte die IV-Stelle des Kantons Graubünden einen Anspruch auf eine Invalidenrente (Verfügung vom 6. Oktober 2005). Wegen eines am 16. September 2007 erlittenen Auffahrunfalles meldete sich H._ am 30. September 2008 erneut bei der Invalidenversicherung. Mit Verfügung vom 24. Juni 2010 sprach ihm die IV-Stelle des Kantons Zürich eine ganze Invalidenrente mit Wirkung ab 1. September 2008 zu (Invaliditätsgrad von 88 %). B. Die AXA Stiftung Berufliche Vorsorge, Winterthur (AXA), bei welcher H._ berufsvorsorgeversichert war, erhob Beschwerde und beantragte die Aufhebung der Verfügung vom 24. Juni 2010. Die IV-Stelle schloss sich der Antragstellung der AXA an, wogegen der beigeladene H._ die Abweisung der Beschwerde verlangte. Das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich hiess die Beschwerde mit Entscheid vom 20. Dezember 2010 gut. C. H._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit dem Rechtsbegehren, die Verfügung der IV-Stelle vom 24. Juni 2010 sei, in Aufhebung des angefochtenen Entscheids, zu bestätigen. Eventualiter seien ergänzende Abklärungen anzuordnen. D. Mit Verfügung vom 21. Juli 2011 wies das Bundesgericht das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wegen Aussichtslosigkeit des Prozesses ab. 