Fatti: A. A._ ha seguito il ciclo di studi d'ingegneria civile con indirizzo "edilizia" della Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana (SUPSI), ottenendo il diploma nel 2005. Egli è iscritto all'albo dell'Ordine degli ingegneri e architetti del Cantone Ticino (OTIA), nel gruppo professionale "ingegneria civile" con medesimo campo d'attività. In data 30 luglio 2008, la ditta B._SA ha inoltrato al Municipio di Bellinzona una domanda di costruzione concernente la particella xxx, di proprietà del padre di A._, richiedendo il rilascio di una licenza per l'edificazione di due palazzine di dieci appartamenti ciascuna. Detta domanda e stata sottoscritta da A._ sia in qualità di rappresentante della ditta istante che di progettista. B. In relazione alla presentazione della domanda di costruzione menzionata, la Commissione di vigilanza OTIA ha aperto nei confronti di A._ un procedimento disciplinare. Constatata la natura architettonica del progetto da lui sottoscritto e ritenuto che l'allestimento dello stesso non rientrava nella sua sfera di competenze, risultante dall'iscrizione all'albo OTIA nel gruppo professionale "ingegneria civile", con decisione del 12 giugno 2009 essa lo ha quindi sanzionato con un ammonimento, a seguito della violazione di norme specifiche della legge cantonale sull'esercizio delle professioni di ingegnere e di architetto del 24 marzo 2004 (LEPIA; RL/TI 7.1.5.1). Per gli stessi motivi, la misura presa nei confronti di A._ è quindi stata confermata anche dal Tribunale cantonale amministrativo con giudizio del 16 settembre 2010. C. Con ricorso in materia di diritto pubblico del 25 ottobre 2010, A._ ha impugnato tale giudizio davanti al Tribunale federale, chiedendone l'annullamento a causa della violazione dell'art. 9 Cost., che sancisce il divieto d'arbitrio, in relazione all'applicazione del diritto cantonale e alla valutazione delle prove addotte. Chiamata ad esprimersi, la Corte cantonale si è riconfermata nelle motivazioni e nelle conclusioni della propria sentenza. Da parte sua, la Commissione di vigilanza OTIA ha chiesto che il ricorso sia respinto. 