Sachverhalt: A. A.a. Am 28. Mai 2010 klagte die X.Y._ Ltd.. gegen A._ beim Bezirksgericht Meilen auf Verurteilung zur Übertragung seiner Geschäftsanteile an der Z._ GmbH auf die Klägerin, eventualiter Zug um Zug gegen Zahlung von EUR 25'090.--, sowie auf Ermächtigung der Klägerin zur Ersatzvornahme im Weigerungsfalle (Verfahren Nr. xxx). Im Laufe des Verfahrens trat die X._ Ltd. an die Stelle der ursprünglichen Klägerin in den Prozess ein. Mit Urteil vom 11. April 2011 hiess das Bezirksgericht Meilen im Kontumazialverfahren gemäss § 130 Abs. 1 ZPO/ZH die klägerischen Rechtsbegehren gut. Dieses Urteil erwuchs am 27. April 2011 in Rechtskraft. Ein Gesuch des A._ vom 1. Juli 2011 um Wiederherstellung der Frist zur Erstattung einer Klageantwort, eventualiter um Wiederherstellung der Frist, um eine Begründung des Urteils vom 11. April 2011 zu verlangen, wurde am 2. August 2011 abgewiesen. A.b. Am 24. August 2011 erhob A._ (Kläger) beim Bezirksgericht Meilen Klage gegen die X._ Ltd. (Beklagte) mit dem Begehren, die Beklagte sei zu verurteilen, ihre Geschäftsanteile an der Z._ GmbH auf den Kläger zu übertragen, eventualiter zur Zahlung von Fr. 37'750.-- zuzüglich Zins zu 5% seit dem 1. Juni 2011, und es sei der Kläger im Falle der Weigerung der Übertragung der Geschäftsanteile zur Ersatzvornahme zu ermächtigen (Verfahren Nr. yyy). Der Kläger begründete seine Begehren damit, die Beklagte habe im früheren Verfahren Nr. xxx eine unerlaubte Handlung begangen, indem sie zur Erlangung der Übertragung seiner Geschäftsanteile an der Z._ GmbH unwahre Behauptungen gemacht habe, auf welche das Bezirksgericht Meilen in seinem Kontumazurteil abgestellt habe. Damit habe die Beklagte " Prozessbetrug im Sinne von Art. 146 StGB" begangen. Auf Antrag der Beklagten beschränkte das Bezirksgericht Meilen das Verfahren in Anwendung von Art. 125 lit. a ZPO vorerst auf die Frage der abgeurteilten Sache. Es kam zum Schluss, dass die Rechtskraft des im Verfahren Nr. xxx ergangenen Urteils vom 11. April 2011 der Klage des A._ entgegenstehe und trat dementsprechend mit Zirkulationsbeschluss vom 7. Mai 2012 auf diese nicht ein. B. Gegen den Nichteintretensbeschluss vom 7. Mai 2012 erhob A._ mit Eingabe vom 5. Juni 2012 Berufung an die II. Zivilkammer des Obergerichts des Kantons Zürich. Diese wurde mit Urteil vom 3. Juli 2012 abgewiesen. C. Mit Beschwerde in Zivilsachen vom 5. September 2012 gegen die X._ Ltd. (Beschwerdegegnerin) beantragt A._ (Beschwerdeführer) dem Bundesgericht die Aufhebung des obergerichtlichen Urteils und erneuert seine vor dem Bezirksgericht Meilen gestellten Rechtsbegehren. Die Beschwerdegegnerin beantragt Abweisung der Beschwerde. Die Vorinstanz hat auf Vernehmlassung verzichtet. Die Parteien reichten Replik und Duplik ein. 