Sachverhalt: A. In der Deponie Illiswil in Wohlen wurden von 1962 bis 1975 Bauschutt, Hauskehricht, Schlacken aus der Kehrichtverbrennungsanlage, Strassen- und Klärschlamm sowie flüssige und ölige Industrieabfälle abgelagert. Der ehemalige Illiswilgraben wurde auf einer Länge von 700 m aufgefüllt; die Breite der Deponie beträgt 150 bis 200 m; die Mächtigkeit bis zu 25 m und das Volumen ca. 1.5 Mio. m 3. Im Jahre 2001 wurde mit den altlastenrechtlichen Untersuchungen begonnen. Diese ergaben, dass es sich um einen hinsichtlich des Schutzes oberirdischer Gewässer sanierungsbedürftigen Standort handelt. Insbesondere werden die zulässigen Konzentrationswerte für Ammonium und Vinylchlorid im Sickerwasser um ein Vielfaches überschritten. Am 3. Februar 2010 erliess das Berner Amt für Wasser und Abfall (AWA) für die zwischen 2001 und 2008 durchgeführten Massnahmen (Untersuchungen, Überwachungsmassnahmen, Pilotversuch) eine Kostenverteilungsverfügung. Darin wurden folgende Kostenanteile festgelegt: - 30 % für die Stadt Bern als mitbeteiligte Verhaltensstörerin; - 60 % für die Deponiebetreiberin, die "Genossenschaft Arbeitsgemeinschaft für das Transportgewerbe". Da diese nicht mehr besteht, wird ihr Anteil vom Kanton Bern getragen (Ausfallkosten). - insgesamt 10 % für die heutigen Grundeigentümer (darunter auch die Einwohnergemeinde Wohlen) als Zustandsstörer, wobei sich der Anteil der einzelnen Grundeigentümer aufgrund der prozentualen Verteilung der Grundstücke, bezogen auf die Gesamtfläche der ehemaligen Deponie, bestimmt. - Aus der Haftung entlassen wurden die Eigentümer der Parzellen Nrn. 1563 und 3305, die beim Erwerb der Parzellen keine Kenntnis von der Belastung haben mussten. Die vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) mit Verfügung vom 7. Dezember 2009 gesprochene Kostenbeteiligung von 40 % an sämtlichen Massnahmen wird anteilsmässig auf die Kostenpflichtigen (Grundeigentümer, Stadt Bern, Kanton) verteilt. B. Gegen diese Verfügung erhoben die Einwohnergemeinde Bern und die betroffenen Grundeigentümer (ausser die Gemeinde Wohlen) Beschwerde bei der Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion des Kantons Bern (BVE). Diese wies beide Beschwerden am 17. Februar 2011 ab. Die dagegen erhobene Beschwerde der Grundeigentümer wies das Verwaltungsgericht des Kantons Bern am 20. März 2012 ab. C. Gegen den verwaltungsgerichtlichen Entscheid haben die Grundeigentümer am 7. Mai 2012 Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht erhoben. Sie beantragen, der angefochtene Entscheid sei aufzuheben und sie seien aus der Kostenpflicht zur Sanierung der Deponie Illiswil zu entlassen. Eventualiter sei die Sache zu neuer Beurteilung an das AWA zurückzuweisen. D. Das Verwaltungsgericht beantragt Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Das AWA äussert sich zu einer Rüge der Beschwerdeführer, ohne einen Antrag zu stellen. Die Stadt Bern teilt mit, dass sie gegen eine Entlassung der Beschwerdeführer aus der Kostenpflicht nichts einzuwenden habe, vorausgesetzt, dass dies nicht zu einer Erhöhung ihrer Kostenbeteiligung führe, sondern zu Lasten des Kantons gehe. Die Gemeinde Wohlen weist darauf hin, dass auch sie mit Verfügung des AWA als Grundeigentümerin (und nicht als Gemeinwesen) mit Kosten belastet worden sei. Für den Fall der Gutheissung der Beschwerde der privaten Grundeigentümer beantragt sie, ebenfalls aus der Kostenpflicht entlassen zu werden. Das BAFU ist der Auffassung, der angefochtene Entscheid sei aus Sicht des Umweltschutzrechts des Bundes nicht zu beanstanden. E. In ihrer Replik vom 10. September 2012 halten die Beschwerdeführer an ihren Anträgen fest.