Sachverhalt: A. Die Y._ AG (Beschwerdegegnerin) mit Sitz in Z._ als Darleiherin und X._ (Beschwerdeführer) als Borger schlossen am 22. Mai 1998 einen Darlehensvertrag über ein verzinsliches Darlehen in der Höhe von USD 5 Mio. mit einer Laufzeit von einem Jahr ab. Als Sicherheit wurden vereinbarungsgemäss 1.91 Mio. der sich im Eigentum der A._ Limited befindenden Aktien der B._ Inc. auf einem Depot-Konto der Beschwerdegegnerin hinterlegt. Am 4. August 1998 gewährte die Beschwerdegegnerin dem Beschwerdeführer ein weiteres Darlehen über USD 5 Mio., wobei das als Sicherheit dienende Wertpapierdepot um 2 Mio. auf insgesamt 3.91 Mio. B._-Aktien aufgestockt wurde. Der Wortlaut der beiden in englischer Sprache abgefassten Darlehensverträge ist weitgehend identisch. Beide Verträge wurden auch von der durch den Beschwerdeführer vertretenen A._ unterzeichnet. Der Beschwerdeführer und die A._ räumten der Beschwerdegegnerin die Befugnis ein, nach eigenem Ermessen über die B._-Aktien zu verfügen und sich aus dem Erlös bezahlt zu machen, sollte der Beschwerdeführer mit der Rückzahlung des Darlehens in Verzug geraten. In Erfüllung der beiden Darlehensverträge wurden dem Beschwerdeführer zweimal USD 4.2 Mio. ausbezahlt. Die restlichen USD 800'000.-- je Darlehen wurden als Vorauszahlung des vereinbarten Jahreszinses in Höhe von 16 % verwendet. Vor Ablauf der Vertragsdauer einigten sich die Parteien bezüglich beider Verträge in Zusatzvereinbarungen auf eine Verlängerung der Vertragsdauer bis 23. November 1999 sowie auf eine Anhebung des Jahreszinssatzes auf 19 %. Mit Schreiben vom 26. Januar und 1. Februar 2000 forderte die Beschwerdegegnerin den Beschwerdeführer auf, die ihm gewährten Darlehen zurückzuerstatten und die ab Januar 2000 ausstehenden Zinsen zu begleichen. Ein weiteres Ersuchen des Beschwerdeführers um eine erneute Verlängerung lehnte sie ab. Im folgenden Briefwechsel nahm der Beschwerdeführer den Standpunkt ein, dass er für die Rückzahlung und Verzinsung der Darlehen nicht persönlich in Anspruch genommen werden könne, weil die Beschränkung der Haftung auf die als Sicherheit hinterlegten Wertpapiere nicht nur der A._ zugute komme, sondern auch ihm gegenüber gelte. Im Zeitraum November/Dezember 2000 überwies der Beschwerdeführer der Beschwerdegegnerin insgesamt USD 2 Mio., allerdings ohne den Zahlungsgrund zu nennen. Der nochmaligen Zahlungsaufforderung der Beschwerdegegnerin vom 26. April 2002 leistete der Beschwerdeführer keine Folge, sondern verlangte die Rückzahlung der überwiesenen USD 2 Mio., da diese nicht für den vorgesehenen Zweck verwendet worden seien. B. Am 10. April 2003 reichte die Beschwerdegegnerin beim Kantonsgericht Zug gegen den Beschwerdeführer Klage ein mit dem Begehren, dieser sei zur Zahlung von USD 7'374'829.70 plus Zins zu 19 % seit dem 27. Februar 2002, berechnet vierteljährlich auf der kumulierten Gesamtschuld sowie von USD 7'074'425.90 plus Zins zu 19 % seit dem 11. Februar 2002, berechnet vierteljährlich auf der kumulierten Gesamtschuld, zu verpflichten. Mit Urteil vom 28. April 2005 verpflichtete das Kantonsgericht den Beschwerdeführer, der Beschwerdegegnerin USD 7'374'829.70 nebst Zins zu 19 % auf USD 5 Mio. seit 27. Februar 2002 sowie USD 7'074'425.90 nebst Zins zu 19 % auf USD 5 Mio. seit 11. Februar 2002 zu bezahlen. Gegen dieses Urteil erhob der Beschwerdeführer Berufung an das Obergericht des Kantons Zug, mit der er zur Hauptsache beantragte, die Klage vollumfänglich abzuweisen. Mit Urteil vom 18. Mai 2010 wies das Obergericht die Berufung ab und bestätigte das Urteil des Kantonsgerichts vom 28. April 2005. C. Der Beschwerdeführer beantragt dem Bundesgericht mit Beschwerde in Zivilsachen, das Urteil des Obergerichts vom 18. Mai 2010 aufzuheben und die Klage vollumfänglich abzuweisen. Eventualiter sei die Sache zur neuen Beurteilung an das Obergericht zurückzuweisen. Die Beschwerdegegnerin und die Vorinstanz beantragen, die Beschwerde abzuweisen. D. Mit Präsidialverfügung vom 6. Oktober 2010 wurde der Beschwerde aufschiebende Wirkung erteilt, und der Beschwerdeführer zur Sicherstellung einer allfälligen Parteienschädigung von Fr. 60'000.-- aufgefordert. Am 19. Oktober 2010 gingen in der bundesgerichtlichen Kasse Fr. 60'000.- ein. 