Sachverhalt: A. Am 17. Juni 2004 wurde im Büro des Notars A._ in B._ ein öffentlich beurkundeter Vertrag abgeschlossen. Der Vertrag ist mit "Kaufvertrag" überschrieben und trägt die Unterschriften von Notar A._ sowie von "C._ für Y._" und von "X._". Gemäss dem Wortlaut des Vertrages erschienen C._, "handelnd ausser für sich gemäss beiliegender Vollmacht auch für Y._ [...] als Verkäuferin", und X._ "als Käufer". Der Vertragstext hält in Art. 1 fest, Y._ sei Eigentümerin eines Wohnhausanteils auf dem Gebiet der Gemeinde D._. Art. 2 des Vertrags bestimmt unter dem Titel "Eigentumsübertragung" Folgendes: "Y._ [...] verkauft hiermit ihren oben beschriebenen Miteigentumsanteil von 3/5 am Wohnhaus Parzelle Nr. eee, Gemeinde D._, mit allen Rechten und Pflichten wie bisher besessen, an X._." Art. 3 steht unter dem Titel "Kaufpreis" und lautet wie folgt: "Der Kaufpreis beträgt Fr. 187'000.00 [...] und wurde bezahlt wie folgt: - Fr. 29'500.00 [...] wurden an den Vollmachtträger, C._, bezahlt und werden hiermit quittiert; - Fr. 157'500.00 [...] sind auf das Kundengelderkonto des stipulierenden Notaren bereits einbezahlt worden. Der Notar hat den Kaufpreis nach Verurkundung dieses Kaufvertrages gemäss der Anweisung des Vollmachtträgers, C._, weiterzuleiten. Im Kaufpreis inbegriffen sind sämtliche Renovationsarbeiten der Wohnung, welche durch den Vollmachtträger ausgeführt werden. Die Wohnung wird durch den Vollmachtträger komplett saniert und bezugsbereit an den Käufer übergeben." Art. 4 bestimmt, der Besitzesantritt erfolge nach Ausführung sämtlicher Renovationsarbeiten und nach Eintragung des Kaufvertrages im Grundbuch. Art. 6 weist auf die Bewilligungspflicht gemäss dem Bundesgesetz über den Erwerb von Grundstücken durch Personen im Ausland (SR 211.412.41; BewG) hin und beauftragt den Notar damit, die nötigen Anträge für den Erhalt der Bewilligung zu stellen und die nötigen Dokumente zu beschaffen. Einen Tag zuvor, am 16. Juni 2004, hatte Y._ eine schriftliche Vollmacht zu Gunsten von C._ ausgestellt. Laut dem Text des entsprechenden Dokuments erteilt sie C._ Generalvollmacht, "für sie den Kaufvertrag zu unterzeichnen, durch welchen sie ihren Miteigentumsanteil von 3/5 am Wohnhaus [...] verkauft." Der Vollmachtträger ist ermächtigt, "den Kaufpreis und sämtliche Vertragsbestimmungen, welche den Verkauf des Miteigentumsanteils von 3/5 am Wohnhaus [...] von Y._ betreffen, festzulegen und erhält in diesem Sinne Generalvollmacht." Formuliert wurde die Vollmacht von Notar A._. Ferner bescheinigte Y._ in einer ebenfalls von Notar A._ formulierten "Provisionsbestätigung" vom gleichen Tag unterschriftlich, C._ "mit dem Verkauf ihres Wohnhausanteils von 3/5 [...] beauftragt zu haben". In Bezug auf den Verkaufserlös wird festgehalten, Y._ erhalte aus diesem Verkauf den Betrag von Fr. 19'000.--. Aus dem Mehrerlös werde C._ die Umbau- und Renovationskosten des Wohnhausanteils von Y._ bezahlen. Ein allfälliger Restbetrag falle als Verkaufsprovision an C._. Im an Y._ gerichteten Begleitschreiben erklärte Notar A._: "Wie Sie wissen, wird C._ die Wohnung umbauen lassen. Diese Kosten gehen zu Lasten von C._." Gemäss Aussage des Notars lag die Provisionsbestätigung den Parteien bei der Verurkundung vor. Wie es der Vertrag vorsieht, bezahlte X._ einen Betrag von Fr. 29'500.-- in bar an C._ und überwies den Restbetrag von Fr. 157'500.-- an Notar A._. Dieser leitete das Geld mit einem noch am gleichen Tag (17. Juni 2004) erstellten Zahlungsauftrag wie folgt weiter: Fr. 19'000.-- an Y._, Fr. 1'000.-- auf sein eigenes Konto und Fr. 137'500.-- auf das Konto von C._. Er stützte sich dabei auf eine "Ermächtigung" von C._, die entsprechende Anweisungen enthielt. Offenbar ausserhalb des Vertrags überwies der Beschwerdeführer dem Notar einen weiteren Betrag von Fr. 3'600.--. In der Folge unterblieb die im Vertrag vorgesehene Renovation vollständig. C._ verwendete den gesamten ihm ausbezahlten Betrag von insgesamt Fr. 167'000.-- anderweitig. Für den Umbau wurde nicht einmal ein Baugesuch gestellt. Die Einreichung des Gesuchs um Genehmigung des Erwerbs des Grundstücks durch den Beschwerdeführer gemäss BewG verzögerte sich um mehrere Jahre. Am 15. November 2007 wurde dem Kaufvertrag die Bewilligung verweigert. B. Am 10. Januar 2007 erhob X._ (Beschwerdeführer) beim Amtsgericht Olten-Gösgen Klage gegen Y._ (Beschwerdegegnerin). Er beantragte, die Beschwerdegegnerin sei zu verurteilen, ihm solidarisch mit C._ Fr. 167'000.-- nebst Zins zu 5 % seit 26. November 2004 zu bezahlen. Mit Eingabe vom 26. Januar 2007 wurde der Forderungsbetrag auf Fr. 187'000.-- erhöht. Die Beschwerdegegnerin verkündete Notar A._ den Streit und schloss auf Abweisung der Klage. Nach durchgeführtem Beweisverfahren (anlässlich dessen unter anderem die Strafakten in Sachen C._ eingeholt wurden) verurteilte das Amtsgericht die Beschwerdegegnerin am 30. Juni 2010 zur Bezahlung von Fr. 29'500.-- nebst Zins zu 5 % seit dem 21. Dezember 2007. Gegen dieses Urteil erhob der Beschwerdeführer Appellation an das Obergericht des Kantons Solothurn. Dieses verpflichtete mit Urteil vom 24. Juni 2011 die Beschwerdegegnerin in teilweiser Klagegutheissung, dem Beschwerdeführer Fr. 29'500.-- nebst Zins zu 5 % seit dem 26. November 2004 zu bezahlen. Es kam zum Schluss, die noch strittige Forderungssumme von Fr. 157'500.-- betreffe nicht die Eigentumsübertragung, sondern die Renovation. Diese bilde nach dem übereinstimmenden Parteiwillen Gegenstand eines separaten Vertrags zwischen dem Beschwerdeführer und C._, und die Beschwerdegegnerin sei insoweit nicht Vertragspartnerin des Beschwerdeführers gewesen. Im Rahmen einer Alternativbegründung erwog das Obergericht, C._ habe die Vertretungsmacht gefehlt, um namens der Beschwerdegegnerin gegenüber dem Beschwerdeführer Verpflichtungen einzugehen, die über den Verkauf des Grundstücks in seinem damaligen Zustand hinausgingen. C. Der Beschwerdeführer beantragt mit Beschwerde in Zivilsachen, das Urteil des Obergerichts aufzuheben und die Klage vollumfänglich gutzuheissen. Eventuell sei die Klage zur Ergänzung des Verfahrens und Neubeurteilung an das Obergericht zurückzuweisen. Die Beschwerdegegnerin und die Vorinstanz beantragen, die Beschwerde abzuweisen. Mit Verfügung vom 28. September 2011 wurde das Gesuch des Beschwerdeführers um Gewährung der aufschiebenden Wirkung abgewiesen. 