Sachverhalt: A. Die Staatsanwaltschaft des Kantons Luzern wirft X._ vor, zwischen dem 19. Februar 2008 und dem 29. März 2010 mit Unterbrüchen erheblichen Kokainhandel betrieben zu haben. Er habe mindestens 1615 Gramm Kokaingemisch verkauft und einen Umsatz von über Fr. 100'000.-- bzw. einen Gewinn von mehr als Fr. 10'000.-- erzielt. Überdies habe er von zwei Personen insgesamt 30 bis 50 Kügelchen sowie 40 Gramm Kokaingemisch erworben. B. Das Kriminalgericht Luzern verurteilte X._ am 11. November 2011 wegen mehrfacher Widerhandlung gegen das Betäubungsmittelgesetz zu einer Gesamtstrafe von vier Jahren Freiheitsstrafe, unter Anrechnung von 148 Tagen Untersuchungshaft. Es widerrief die bedingte Entlassung aus dem Strafvollzug vom 19. Februar 2008 und berücksichtigte die Reststrafe von 72 Tagen. Auf Berufung des Angeschuldigten bestätigte das Obergericht des Kantons Luzern am 23. August 2012 den Schuldspruch. Es verurteilte ihn zu einer unbedingten Freiheitsstrafe von drei Jahren unter Anrechnung der Untersuchungshaft. Von einem Widerruf der bedingten Entlassung aus dem Strafvollzug sah es ab. C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das angefochtene Urteil sei aufzuheben, eventualiter sei die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er sei wegen mehrfacher Widerhandlung gegen das Betäubungsmittelgesetz zu verurteilen, jedoch nach Art. 19 Ziff. 3 lit. b BetmG mit einer bedingten, eventuell teilbedingten Freiheitsstrafe von 20 Monaten zu bestrafen. X._ ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.