Faits: A. A._ est propriétaire des parcelles 1123 et 1170 de la commune de Genève-Eaux-Vives, à l'adresse 12 et 14 chemin de la Chevillarde. Deux habitations y sont édifiées ainsi qu'un garage privé et un dépôt. Entre 1997 et 2004, A._, la Ville de Genève et le Département cantonal de l'aménagement, de l'équipement et du logement (actuellement le Département des constructions et des technologies de l'information; ci-après: le DCTI) ont entamé des pourparlers au sujet des conditions de la construction d'un futur immeuble de logements au chemin de la Chevillarde, dans le cadre de l'adoption d'un plan localisé de quartier (ci-après: PLQ). Le principal objet de discussion était le pourcentage de surface brute de plancher (ci-après: SBP) attribué à des logements sociaux. Le 7 décembre 2004, A._ a indiqué au DCTI qu'il acceptait que 60 % des SPB consistent en logements subventionnés, à condition que la Ville de Genève retire définitivement son opposition au projet de PLQ portant sur la réalisation de l'immeuble. Le 12 mai 2005, le DCTI a modifié le projet de PLQ. La légende du plan indiquait que "60 % des surfaces brutes de plancher nouvelles seront affectées à du logement HLM, alternativement HBM - au sens de la loi I 4 05 du 4 décembre 1997 - si le propriétaire le souhaite. L'affectation des 40 % restants devra être faite à des logements dont le statut est laissé au libre choix du propriétaire". Le projet avait été modifié afin de mentionner l'engagement pris par A._ concernant la construction de logements sociaux. La catégorie de logements subventionnés était prévue dans le PLQ pour permettre le déblocage du dossier. Par arrêté du 31 août 2005, le Conseil d'Etat a adopté le PLQ. Le plan n'a pas fait l'objet de recours. B. Le 12 août 2006, A._ a déposé une demande définitive en autorisation de construire pour la réalisation d'un immeuble locatif auprès du DCTI. Le projet prévoyait quarante logements sociaux répartis sur 3'720 m2, représentant 54 % de SBP, et treize logements en PPE sur une surface de 3'256 m2, soit un taux de 46 % du SBP. Le 17 octobre 2006, la Ville de Genève a émis un préavis défavorable au projet immobilier susmentionné. Il manquait environ 500 m2 de SBP de logements sociaux pour atteindre le ratio de 60 % prévu. Le 31 juillet 2007, l'art. 4A de la loi générale du 29 juin 1957 sur les zones de développement (ci-après: LGZD) est entré en vigueur. Selon cette disposition, celui qui réalise des logements dans les zones de développement est tenu de construire 30 % de logements sociaux. Le 23 septembre 2007, A._ a signé le formulaire relatif aux conditions d'application des normes de la zone de développement et a tracé la mention relative au taux de 60 % de logements sociaux. Entre-temps, les autres instances consultatives ont émis leur préavis, tous favorables au projet. Le 19 novembre 2008, l'Office cantonal du logement a préavisé favorablement le projet et donné son accord de principe sur la base des plans financiers du 11 novembre 2008. Selon ces derniers, vingt logements sociaux répartis sur une SBP de 28,76 % et 33 appartements en PPE correspondant à une SBP de 71,24 % étaient prévus, dont quatre d'un standing élevé. Par arrêté du 4 février 2009, le Conseil d'Etat a autorisé l'application des normes de la 3ème zone au bâtiment à venir, vu la requête d'autorisation de construire présentée par A._ et le PLQ adopté le 31 août 2005. Le 26 juin 2009, le DCTI a délivré l'autorisation de construire sollicitée. C. La Ville de Genève a recouru contre la décision du DCTI du 26 juin 2009 auprès de la commission cantonale de recours en matière administrative. Après avoir tenu une audience de comparution personnelle des parties, la commission a partiellement admis le recours par décision du 15 janvier 2010 et renvoyé le dossier au DCTI pour qu'il procède aux rectifications du plan dans le sens des considérants. La Ville de Genève a saisi le Tribunal administratif cantonal (devenu depuis le 1er janvier 2011 la chambre administrative de la Cour de justice; ci-après: la chambre administrative) d'un recours contre la décision précitée. Par arrêt du 8 mars 2011, la chambre administrative a admis le recours dans la mesure où il était recevable et annulé les décisions de la commission cantonale de recours en matière administrative du 15 janvier 2010 et du DCTI du 26 juin 2009. Le dossier a été renvoyé au DCTI pour qu'il délivre une autorisation de construire conforme au PLQ prévoyant la construction de 60 % de logements sociaux. La chambre administrative a considéré en substance que l'entrée en vigueur de l'art. 4A LGZD ne remettait pas en cause le quota de 60 % de logements sociaux prévus par le PLQ. Par ailleurs, une mention relative au quota de logements sociaux pouvait s'intégrer dans un PLQ et acquérait dès lors force obligatoire. D. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt de la chambre administrative du 8 mars 2011 et de confirmer l'autorisation de construire que le DCTI lui a octroyée le 26 juin 2009. Subsidiairement, il conclut au renvoi de la cause à la chambre administrative pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Le recourant se plaint pour l'essentiel d'une violation du droit fédéral et d'une application arbitraire du droit cantonal. Il invoque également la garantie de la propriété et la liberté économique ainsi que le principe de l'égalité de traitement et son droit d'être entendu. La chambre administrative s'en rapporte à justice quant à la recevabilité du recours et persiste dans les considérants et le dispositif de son arrêt. Le DCTI soutient intégralement les conclusions du recourant. La Ville de Genève conclut au rejet du recours et à la confirmation de l'arrêt attaqué. Les parties ont présenté des observations complémentaires et ont maintenu leurs conclusions. 