Para mover tus hosts ESXi desde un vCenter a otro, basta con desconectarlo de un vCenter y conectarlo en otro.
De hecho incluso no es necesario desconectar el ESXi en el vCenter 5.0, al agregarlo en el vCenter 5.1 el host es desconectado del vCenter 5.0 como parte de la operacion. Aun asi es recomendado desconectar manualmente el host desde el vCenter antes de registrarlo en otro.
Las MV en ningun momento requieren ser apagadas ni pierden conectividad ya que el host nunca es apagado ni desconectado.
Respecto a hacer el upgrade de los hosts, es como tu dices. Puedes liberar uno de los hosts moviendo las MV con vMotion a otro host, y asi poder hacer el upgrade sin afectar las MV. Luego continuas con cada uno de los otros hosts.
Saludos,