Faits: A. S._ exploitait avec son épouse, sous l'égide de la société anonyme Hôtel-Restaurant X._ SA, l'Hôtel Y._. Victime d'un accident le 17 janvier 2005, il perçoit depuis lors des indemnités journalières de l'assurance-accidents ainsi qu'une rente entière de l'assurance-invalidité (depuis le 1er janvier 2006). S._ s'est également adressé à Gastrosocial Caisse de pension (ci-après: Gastrosocial) - auprès de laquelle il était assuré pour la prévoyance professionnelle - en vue d'obtenir le paiement d'une rente d'invalidité. En raison d'une surindemnisation, Gastrosocial a refusé d'allouer des prestations de la prévoyance professionnelle. B. Le 16 juillet 2008, S._ a ouvert action contre Gastrosocial devant la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud. Il a conclu à ce que l'institution de prévoyance soit condamnée à lui verser, dès et y compris le mois de janvier, une rente entière d'invalidité, fixée sur un revenu annuel de base de 72'000 fr. Par jugement du 18 mars 2010, la juridiction cantonale a rejeté la demande, considérant que Gastrosocial était fondée à refuser d'allouer une rente d'invalidité de la prévoyance professionnelle pour cause de surindemnisation. C. S._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation. Il conclut au renvoi de la cause à la juridiction cantonale. Gastrosocial conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer. 